ISO 230-3:2020 工作機械のテストコード—パート3:熱効果の決定 | ページ 6

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

3 用語と定義

このドキュメントの目的のために、ISO 230-1:2012 の用語と定義、および以下が適用されます。

ISO および IEC は、次のアドレスで標準化に使用する用語データベースを維持しています。

3.1

機械スケール

機械の軸の直線位置または回転位置を提供する機械に組み込まれた測定システム。

例:

リニアエンコーダとロータリエンコーダは、典型的なマシンスケールです。

3.2

熱膨張係数

a

温度変化に対する長さの分数変化の比率

注記 1この文書の目的のために、20 °C から任意の温度Tまでの温度範囲が考慮されます。式 (1) が使用されます。

(1)

どこ
Tはオブジェクトの温度 (°C) です。
L_測定対象物の長さ、または温度T = 20 °C での試験装置の長さの目盛りの一部の長さです。
LTは、温度Tにおける測定対象物または長さ試験装置のスケールの一部の長さです。

[出典: ISO/TR 16015:2003, 3.1.1, 変更 — エントリの注 1 が変更され、where 句が追加されました。]

3.3

公称熱膨張係数

αn

20 °C からTまでの温度範囲 における熱膨張係数 (3.2) の 近似値。

3.4

熱膨張の不確実係数

u_

熱膨張係数(3.2) に合理的に起因する値の分散を特徴付けるパラメータ

3.5

熱膨張

ΔEE

温度変化に応じた測定対象物の長さまたは長さ試験装置の目盛りの一部の変化。

3.6

公称熱膨張

ne

測定対象物の 熱膨張(3.5) の推定値、または測定時の20℃から平均温度までの試験装置の長さの目盛りの一部。

注記 1:この推定値は、公称熱膨張係数に基づいています [公式 (2) を参照]:

(2)

どこ
α nオブジェクトの材料の 公称熱膨張係数 (3.3) です。
Lオブジェクトの長さです。
T物体の平均温度 (°C) です。

3.7

α の不確実性による公称熱膨張の不確実性

u Δ,NE

熱膨張 係数(3.4)の不確か さから生じる 公称熱膨張(3.6) の不確かさ。

注記1:この不確実性は、式(3)によって計算できます。

(3)

どこ
Lオブジェクトの長さです。
Tは物体の温度 (°C) です。
u_is 熱膨張係数の不確かさ (3.4) です。

3.8

温度測定による不確かさの長さ

u_

長さの測定が行われた温度の不確かさに起因する測定された長さの不確かさ。

3.9

公称熱膨張差

NDE

温度が 20 °C からずれていることによる、測定対象物の推定膨張と試験装置の推定膨張の差。

3.10

公称熱膨張差の不確実性

u臨死体験

測定対象物の 熱膨張(3.5) の不確かさと試験装置の熱膨張の不確かさを合わせた不確かさ。

注記1測定対象物と試験装置の公称膨張の不確かさの二乗和の平方根として得られる[式(4)参照

(4)

どこ
u_測定対象物の公称膨張の不確かさです。
uetテスト機器の公称膨張の不確かさです。

注記2不確実性の評価については,ISO/TR 16015:2003, 5.3を参照。

3.11

環境温度変動誤差

ETVE

工作機械で性能測定が行われている間に、環境温度の変化のみによって引き起こされる可能性のある測定の最大変動の推定値。

例:

ETVE (Z, 8 °C) という表記は、 ETVE値が Z 方向に沿って取得され、その値が 8 °C の環境温度変化に対応することを示します。

3.12

環境温度変動誤差による不確実性

u_

環境温度変化の影響によって引き起こされる、工作機械で実行される性能測定における標準測定の不確かさの寄与。

注記 1:ETVEの 2 乗の平方根を 12 で割ったものとして計算できます [式 (5) および ISO/TR 230-9 を参照]:

(5)

注記2工作機械のこの不確かさの推定の基礎は,箇条5による環境試験である。

3.13

複合標準熱不確かさ

uCTu

一定で均一な 20 °C 以外の温度の環境によって引き起こされる長さ測定の複合不確かさ

注記 1:この用語は、ISO/TR 16015 で定義されている、熱の影響による標準的な寸法の不確かさの組み合わせに相当します。

注記2 環境温度変動誤差(3.12) による不確かさの二乗和の平方根uETVE ,温度測定の不確かさによる長さの不確かさuTM ,及び 公称微分熱量 の不確かさによる組み合わせである 展開 (3.10) 、 uNDE [式 (6) を参照]:

(6)

注記3複合標準熱不確かさの推定に関する詳細な説明は、ISO/TR 16015に記載されています。

3.14

可動回転部品の熱歪み

d ( EαOβ ) xx,t

テストの (最初の) t min 内 (位置 xx) での回転軸 β またはスピンドル β の軸平均線に沿った可動回転コンポーネントの直線または角変位の範囲。

例:

表記d ( EXOC ) P1,60は、位置 P1 (スピンドル ノーズから離れた位置) における X 方向の軸 C の軸平均線の最初の 60 分以内の熱歪みが参照されることを示します。

注記 1 α の可能な表記法は、X, Y, Z, A, B, C です。β の可能な表記法は、C, C1, A, B, または任意のスピンドル軸です。 xx の可能な表記法は次のとおりです。P1 (スピンドル ノーズから離れた位置 P1) および P2 (スピンドル ノーズに近い位置 P2) Z 方向の直線変位と角度変位 (A, B, C) の値については、位置参照 xx は省略されます。

注記2EαOβの表記については,ISO 230-7 を参照。

注記 3:d ( EROT ) は、回転コンポーネント T の半径方向の膨張を示すこの熱変形の特殊なケースです。同様に、 d ( EZOT ) は、C の周りを軸方向に回転する回転コンポーネントの熱膨張です。

3.15

可動線形コンポーネントの熱歪み

d ( Eα γ ) xx,t

直線軸 γ に沿って動かされた機械部品の α 方向の直線変位または角変位の範囲。 直線軸の移動 (位置 xx) によって引き起こされた熱変形の試験の (最初の) t min 以内。

例:

表記d ( EBX ) P1,60は、ターゲット位置 P1 (たとえば、図 8 の右側の位置) での B 方向 (Y を中心とした回転) の直線軸 X の最初の 60 分以内の熱歪みが参照されることを示します。

注記 1αの可能な表記法は、X, Y, Z, A, B, C です。γの可能な表記法は、X, X1, Y, Z, W, または任意の直線軸です。 xx の可能な表記法は次のとおりです。P1 と Pxx は、左と右のように単語で表すこともできます。

参考文献

[1]ISO 1:2016, 幾何学的製品仕様 (GPS) — 幾何学的および寸法特性の仕様の標準参照温度
[2]ISO 230-7:2015, 工作機械のテスト コード — Part 7: 回転軸の幾何学的精度
[3]ISO/TR 230-11:2018, 工作機械のテスト コード — Part 11: 工作機械の形状試験に適した測定器
[4]ISO 841, 産業オートメーション システムと統合 - 機械の数値制御 - 座標系と運動の命名法
[5]ISO 1986-1, 水平砥石スピンドルおよび往復動テーブルを備えた平面研削盤の試験条件 — 精度の試験 — Part 1: テーブルの長さが 1,600 mm までの機械
[6]ISO/TR 16015, 製品の幾何学的仕様 (GPS) — 熱の影響による長さ測定の系統誤差と不確かさへの寄与
[7]ANSI B89.6.2:1988, 寸法測定のための温度および湿度環境
[8]Mayr J et al., 2012) 「工作機械の熱問題」 、CIRP の年報、v61(2): 771-791
[9]Weck M et al., 2002) 「工作機械の熱誤差の削減と補正」 、CIRP の年報、v44(2): 589-598
[10]Bryan J.、1990) 「熱誤差研究の国際的状況」 、CIRP の年報、v39(2):645-656
[11]Bryan J.、1969 年) 「熱誤差研究の国際的状況」 、CIRP の年報、 v16(2):203-215

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions in ISO 230-1:2012 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

3.1

machine scale

measurement system integrated into a machine providing the linear or rotary position of the machine’s axis

EXAMPLE:

Linear and rotary encoders are typical machine scales.

3.2

coefficient of thermal expansion

α

ratio of the fractional change of length to the change in temperature

Note 1 to entry: For the purpose of this document, a range of temperature from 20 °C to any temperature, T, is considered. Formula (1) is used:

(1)

where
Tis the temperature of the object in °C;
L20is the length of a measured object or of a portion of the scale of a length test equipment at temperature T = 20 °C;
LTis the length of a measured object or of a portion of the scale of a length test equipment at temperature T.

[SOURCE: ISO/TR 16015:2003, 3.1.1, modified — Note 1 to entry has been changed and the where clause has been added.]

3.3

nominal coefficient of thermal expansion

αn

approximate value for the coefficient of thermal expansion (3.2) over a range of temperature from 20 °C to T

3.4

uncertainty of coefficient of thermal expansion

uα

parameter that characterizes the dispersion of the values that can reasonably be attributed to the coefficient of thermal expansion (3.2)

3.5

thermal expansion

ΔE

change in the length of a measured object or a portion of the scale of a length test equipment in response to a temperature change

3.6

nominal thermal expansion

Δne

estimate of the thermal expansion (3.5) of a measured object or a portion of the scale of a length test equipment from 20 °C to their average temperatures at the time of measurement

Note 1 to entry: This estimate is based on nominal coefficients of thermal expansion [see Formula (2)]:

(2)

where
αnis the nominal coefficient of thermal expansion (3.3) of the object’s material;
Lis the length of the object;
Tis the average temperature of the object (°C).

3.7

uncertainty in nominal thermal expansion due to uncertainty in α

uΔ,NE

uncertainty in the nominal thermal expansion (3.6) arising from uncertainty of coefficient of thermal expansion (3.4)

Note 1 to entry: This uncertainty can be calculated by Formula (3):

(3)

where
Lis the length of the object;
Tis the temperature of the object (°C);
uαis uncertainty of coefficient of thermal expansion (3.4) .

3.8

uncertainty of length due to temperature measurement

uTM

uncertainty in a measured length due to the uncertainty of the temperature at which the length measurement was conducted

3.9

nominal differential thermal expansion

NDE

difference between the estimated expansion of a measured object and that of the test equipment owing to their temperatures deviating from 20 °C

3.10

uncertainty of nominal differential thermal expansion

uNDE

combined uncertainty caused by the uncertainties of thermal expansion (3.5) of the measured object and that of the test equipment

Note 1 to entry: It is obtained as the square root of the sum of the squares of the uncertainties of nominal expansions of the measured object and the test equipment [see Formula (4)].

(4)

where
uEMis the uncertainty of nominal expansion of the measured object;
uetis the uncertainty of nominal expansion of the test equipment.

Note 2 to entry: For evaluation of uncertainty see ISO/TR 16015:2003, 5.3.

3.11

environmental temperature variation error

ETVE

estimate of the maximum possible measurement variation induced solely by the variation of the environment temperature during any time period while performance measurements are carried out on a machine tool

EXAMPLE:

The notation ETVE(Z, 8 °C) indicates that the ETVE value is obtained along the Z direction and the value corresponds to an environmental temperature variation of 8 °C.

3.12

uncertainty due to environmental temperature variation error

uETVE

standard measurement uncertainty contribution in performance measurements carried out on a machine tool caused by the effects of environmental temperature changes

Note 1 to entry: It can be calculated as the square root of the square of ETVE divided by 12 [see Formula (5) and ISO/TR 230-9]:

(5)

Note 2 to entry: The basis for the estimation of this uncertainty for a machine tool is the environment test according to Clause 5.

3.13

combined standard thermal uncertainty

uCT

combined uncertainty in length measurements caused by an environment with a temperature other than a constant and uniform 20 °C

Note 1 to entry: This term is equivalent to combined standard dimensional uncertainty due to thermal effects as defined in ISO/TR 16015.

Note 2 to entry: It is a combination by square root of sum of squares of uncertainty due to environmental temperature variation error (3.12) , uETVE, length uncertainty due to uncertainty of temperature measurements, uTM, and the uncertainty of nominal differential thermal expansion (3.10) , uNDE [see Formula (6)]:

(6)

Note 3 to entry: A detailed description of estimating the combined standard thermal uncertainty is given in ISO/TR 16015.

3.14

thermal distortion of moving rotary component

d(EαOβ)xx,t

range of linear or angular displacement of moving rotary component along rotary axis β or of axis average line of spindle β in the direction of α within (the first) t min of the tests (at position xx)

EXAMPLE:

The notation d(EXOC)P1,60 indicates that the thermal distortion, within the first 60 min, of axis average line of axis C in X direction at position P1 (away from the spindle nose) is referenced.

Note 1 to entry: Possible notations for α are: X, Y, Z, A, B, C. Possible notations for β are: C, C1, A, B, or any spindle axis. Possible notations for xx are: P1 (position P1, away from the spindle nose) and P2 (position P2, close to spindle nose); position reference xx is omitted for values of linear displacement in the Z direction and angular displacements (A, B, and C).

Note 2 to entry: For notation EαOβ, see ISO 230-7.

Note 3 to entry:d(EROT) is a special case of this thermal distortion indicating radial expansion of the rotary component T. Similarly, d(EZOT) is the thermal growth of the rotary component rotating around C in the axial direction.

3.15

thermal distortion of moving linear component

d(Eα γ)xx,t

range of linear or angular displacement, in the direction of α, of moved machine component along linear axis γ within (the first) t min of the tests for thermal distortion caused by moving linear axis (at position xx)

EXAMPLE:

The notation d(EBX)P1,60 indicates that the thermal distortion, within the first 60 min, of linear axis X in B direction (rotation around Y) at target position P1 (e.g. right position in Figure 8) is referenced.

Note 1 to entry: Possible notations for α are: X, Y, Z, A, B, C. Possible notations for γ are: X, X1, Y, Z, W or any linear axis. Possible notations for xx are: P1 and P2, xx can also be expressed in words, e.g. left and right.

Bibliography

[1]ISO 1:2016, Geometrical product specifications (GPS) — Standard reference temperature for the specification of geometrical and dimensional properties
[2]ISO 230-7:2015, Test code for machine tools — Part 7: Geometric accuracy of axes of rotation
[3]ISO/TR 230-11:2018, Test code for machine tools — Part 11: Measuring instruments suitable for machine tool geometry tests
[4]ISO 841, Industrial automation systems and integration — Numerical control of machines — Coordinate system and motion nomenclature
[5]ISO 1986-1, Test conditions for surface grinding machines with horizontal grinding wheel spindle and reciprocating table — Testing of the accuracy — Part 1: Machines with table length of up to 1 600 mm
[6]ISO/TR 16015, Geometrical product specifications (GPS) — Systematic errors and contributions to measurement uncertainty of length measurement due to thermal influences
[7]ANSI B89.6.2:1988, Temperature and Humidity Environment for Dimensional Measurement
[8]Mayr J. et al., 2012) “Thermal issues in machine tools,” Annals of the CIRP, v61(2): 771-791
[9]Weck M. et al., 2002) “Reduction and compensation of thermal error in machine tools,” Annals of the CIRP, v44(2): 589-598
[10]Bryan J., 1990) “International status of thermal error research,” Annals of the CIRP, v39(2):645-656
[11]Bryan J., 1969) “International status of thermal error research,” Annals of the CIRP, v16(2):203-215