background image

Zbigniew Wasiak, Tadeusz Wojciechowski 
 

Ć

w i c z e n i e  nr 1 

 

CHECKING MACHINE TOOL  GEOMETRIC ACCURACY  BASED ON LATHES 

 

One of the conditions to obtain high accuracy and dimensions-shape repeatability of items made by ma-

chining is to preserve relevant geometric accuracy of machine tool. The purpose of this exercise is to learn 

the methods and ways of checking geometric accuracy of machine tool, in practical part selected meas-

urements will be carried out for universal central lathe. 

 

1. Introduction 

 

The accuracy of each machine, and hence the machine tools for metals, is determined by: 

- Geometric accuracy which is meant a dimension-shape mistakes and mistakes of relative positions of 

components and machine assemblies. 

- Kinematic accuracy, determined by the accuracy of kinematic couplings (joints), 

- Accuracy of the adjustment, the specified precision mechanisms for traversing the dimensional setting 

machine 

- Precision machining. 

 

This manual is devoted to only check the geometric accuracy of technological machine from a group of 

machine tools. This check is covered by the Polish Standard PN-93/M-55580/01 title: " Dokładność geo-

metryczna obrabiarek pracujących bez obciążenia lub w warunkach obróbki wykańczającej " based on 

ISO/DIS-230-1.  

Checking geometric concerns the size, shape and position of the components of the machine and their 

mutual displacement (surface flatness, compliance and intersecting axes, parallel and perpendicular of 

straight lines, flat surfaces with respect to the surface plane or any other). It relates only to the dimensions, 

shapes and relative movements which can affect the accuracy of the machine and machining. Values of 

checked points must be between fix bounds, depending on the class of machine accuracy, as the elements 

included in the machine tool components and assemblies are made of dimensionally-shaping tolerance 

specified by the constructor. It requires that used  gauges were at least a class more accurate than the 

measured values. 

 

 

Sketch nr. 1 shows basic quantities referring to measurements during geometrical precision validation pro-

cess of shaping machine. 

background image

 

     

   

 

 

 

On vertical plane 

 

 

     

 

 

perpendicularism 

 

 

 

 

 

 

 

 

Shape deviation 

 

 

 

 

 

On horizontal plane 

 

 

 

 

     

 

 

surface flatness 

   

 

 

 

     

   

 

 

 

Between two planes 

 

 

     

   

 

   

 

 

     

   

parallelism 

    two axes or concentrici-

ty of two axes 

 

   

 

     

   

 

   

 

 

Validation 

of 

     

   

 

 

 

Plane and axis 

 

 

 

Coordinative 
deviation 

 

 

 

   

 

 

 

 

     

   

 

 

 

Two planes 

 

 

     

   

 

   

 

 

     

 

 

perpendicularism 

 

 

Two axes 

 

 

 

 

     

   

 

   

 

 

     

   

 

 

 

Axis and plane 

 

 

     

   

 

   

 

 

     

   

 

 

 

Radial 

 

 

     

   

 

   

 

 

     

 

 

Spin imbalance 

 

 

axial 

 

 

 

 

     

   

 

   

 

 

     

   

 

 

 

Frontal plane 

 

 

     

   

 

   

 

 

     

   

 

 

 

Distance to plane 

 

 

     

   

 

   

 

 

 

 

displacement 

 

 

perpendicular 

 

 

Distance to axis 

 

 

 

 

 

 

     

   

 

   

 

 

     

   

 

 

 

Distance Between 

curves 

 

Rys.1.  Basic  quantities  concern-

ing  measurements  during  the 
process  of  geometrical  preci-
sion validation of shaping ma-
chine. 

 

   

 

 

 

 

   

 

 

 

Plane and curve 

 

   

 

 

 

 

 

 

parallel 

 

 

Axis and curve 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

     

   

 

 

 

Distance between 

curves 

 

2. Preliminary checking operations 

- Before executing shaping machine examination, it is necesarry to place it on proper foundation and lev-

el it. By doing that machine gets its stability, which is helpful during examination, 

- examination should be executed on machine Fuldy prepared to work. Disassembly of particular parts  is 

allowed Only special circumstances and With thorough respekt  to producer instructions., 

- during geometrical examination each part (eg. Spindles) should be in the state of regular work parame-

ters (temperature should be as referred by producer instruction) , 

background image

-  geometrical examination should be exercised on idle run Or clogged machine. 

3Methods of examination 

During geometrical precision examination several metods are allowed. A few of them are described be-

low on sketch nr. 1. 

3.1. Line measurement process. 

It  refers  to  shaping  tool's  devetal  ways,  on  which    tables,  sleighes  or  supports  are  being  moved  while 

work is on.  Work piece or tool are stiffly constrained with these supports, so line measurement deviations 

of  devetal ways are strictly related to dimensions-shape repeatability of work pieces. 

Sprawdzanie to jest tematem odrębnego ćwiczenia i nie będzie tu bliżej omawiane. 

3.2. Surface flatness validation. 

Surface is considered as flat, when each point resides between two planes parallel to the surface and dis-

tance between planes is within flatness tolerance. 

Flatness  validation  may  be  done  by:  estimation  plate,  estimation  plate  and  indicator,  ruler  and  size 

block, ruler  and strict level and indicator, strict level and also optical methodes (with autocollimator, opti-

cal angle bar and laser). Such validation is not a part of today's exercise. 

3.3. Validation of planes' and lines' parallelism deviations. 

Two lines are parallel to each other, when the distance between them is within parallelism tolerance on 

any given normal plane.  

Two planes are considered paralell, when distances betw themeen measured in at least two planes per-

pendicular to each other and to planes are equal (within parallelism tolerance). 

Max. parallelism deviation is different between maximal and minimal taken result during the examina-

tion. 

Differences  are  measured  on  given  planes'  (vertical,  horizontal,  perpendicular  to  examined  plane,  cut-

ting examined axis etc.) distance (e.g. on the sector of 300mm or whole plane). 

During axes paralellism validation, these axes should be represented by oval planes with high accuratici-

ty  of  shape,  relevant  smoothness  and  sufficient  lenght.  If  it  is  an  interior  plane,  on  which  sensor  can't  be 

placed, it should be taken from extra cyrindrical surface as a test tongue. 

Mount and centering of test tongue is being done on its tapered end, in cylindrical or tapered hole sub-

jected to setting tool and other tools.  Usually it is not possible to set-back of tongue in machining spindle 

axis in a way, so it represents pivotal axis. While machining spindle rotates tongue axis describe hyperbo-

loid or tapered surface. On measured plane we can observe two extreme tongue positions B-B’ (sketch nr. 

2).  

Parallelism validation (when using tongue) may be done in 

any  given 

position of machining spindle, but measure has to be repeated 

after 

ro-

tating  machining  spindle  by  180

o

.  Parallelism  inaccuracy  on 

given 

B'

B

A

 

Rys.2. Setting a tongue in an 

average A position 
sketch.
 

background image

Wspornik

Plaszczyzna odniesienia

prowadzacy

Linial

Rys.3. Test of parallelism between 

two axes using ruler and indica-
tor.
 

plane is being set as artmetic average of both results. 

Tongue may be set to middle position A. In this case, validation should be exercised only in given posi-

tion. „average whipping position” of tongue is being set by observing gauge of mesurement device, while 

machining spindle is rotating slowly and there is contact between  contact of indicator end with oval plane 

referring to pivot axis on measured plane. Machining spindle is in middle position, if indicator’s pointer is 

in middle position between its two extreme positions. 

3.3.1. Validation of two planes' parallelism. 

It should be performed on two planes perpendicular to each other  and to  given planes.   There  are two 

methods of validation:  

- with ruler and indicator 

- with a strict level 

In the first one dial indicator (sketch nr. 3) is constrained to console on a flat base. Is being moved tan-

gentially to ruler and moved along plane through given distance, while its test end is moving along the sec-

ond plane. In strict level method,a  level  is set on console connecting two comparable planes. Console  is 

to be moved along planes with level bound to it and get results from level. Maximal difference of results 

(angle) determines angular parallelism deviation, reading (angle) multiplied by length "l" determines linear 

parallelism 

deviation 

(sketch  nr. 

4). 

 

3.3.2.  Vali-

dation 

of 

two 

axes 

parallelism.  

It  is 

done  by 

three methods: 

- on plane by both axes 

- on relative plane parallel to plane by both axes 

- with a level  set on horizontal plane and extra tools 

3.3.2.1.  In  parallelism  examination  on  plane  by  both  axes  measurement 

tool 

is 

constrained  to  console  allowing  to  move  along  oval  shape  representing 

one 

of 

the axes test end  is moving along oval shape representing the other axis. 

Plytka

prowadzaca

Wspornik

l

Rys.4. Test of parallelism between two axes 

using a strict level. 

S. 5. Validation of 

axis parallelism 
on plane by both 
axes. 

background image

Tool has to be leaned slightly in the direction perpendicular to both axes (sketch nr. 5). 

3.3.2.2. Validation may be done with extra relative plane. as much parallel to plane going through both ax-

es as possible. Each surface  parallelism has to be taken into consideration separately and set it in rate to 

this surface in a way described in 3.3.4. 

3.3.2.3. Validation with a level  set on horizontal plane and extra tools is being done in case given planes 

are not both horizontal. When dip angles are narrow, extra block is used (sketch nr. 6), but when they are 

wider constant angle bar or that one you can change is used (sketch nr. 7). Block or angle bar  is set on two 

ovals representing axes . Air bubble of a level has to be set on 0 by rotating correct handwheel.  

 

A level with a block angle bar  is moved along axis by given distance and reading of results are done. 

przesuwa  się    Measure  is  related  to  distance  between  two  axes.  If,  for  instance,  distance  is  300mm,  and  

odczyt 

poziom-

nicy 

shows 

0,06 

mm/1000 

mm,  then 

parallel-

ism  devi-

ation 

equals 0,018mm. 

3.3.3. Validation of two axes parallelism to relative planes. 

Measurements  of  parallelism  are  in  fact  parallelism  measurements  (3.3.4).  parallelism  referres  to  dis-

tance between axes and relative plane. Parallelism occurs, when plane containing axes is parallel to relative 

plane.  At  first,  measurement  of  both  axes'  parallelism  to  plane  has  to  be done.  Then,  using  the  same  dial 

sensor 

as 

during 

measure-

ments 

of 

ovals  rep-

resenting 

both  axes, 

the 

dis-

tance between these axes  and plane is measured.  (Sketch nr. 8). 

Pokretlo

Klocek

Sketch nr. 6.  
 

Katownik

Pokretlo

Sketch nr. 7.  Validation of two 

axes parallelism with con-
stant angle bar. 

 

 
Rys.8. Test of parallelism of 

A and B axis with 
reference surface 
sketch. 

A

B

A

B

background image

In case ovals are not identical, radial variation has to be considered. 

3.3.3. Validation two axes' concentricity  

3.3.3.1. Definition. 

Two  lines  or  axes  are  considered  concentricity  (which  are  covered  by  each  other),  when  distance  be-

tween them measured in several spots on given test part does not exceed particular value, referring to con-

centricity  tolerance.  Distance  may  be  measured  between  lines  themselves  or  between  their  prolongation. 

Centricity inaccuracy of one axis in relation to the other is to be subjected to length of measured part. Un-

der special circumstances, extra information has to be added.  

3.3.3.2. Measurement method. 

Measure  device  is  constrained  to    an  arm  and  rotates  full  circles  around  axis  „1”.  End  of  indicator  of 

measure  device  moves  along  given  A  cut    along  oval  ambit  representing  second  axis  (sketch  nr.  9).  Be-

cause of the 

fact,  that  in 

measured 

cut, 

both 

axes 

may 

interfere 

with 

each 

other,  measurement  has  to  be  repeated  in  second  B  cut.  Dis-

tance 

between  cuts should be as long as possible. If inaccuracy has 

to 

be 

examined in both given planes (e.g. H and V on sketch nr. 9), 

devia-

tions have to be written down separately. 

In case one of the axes is pivotal axis, which handles meas-

ure  de-

vice imbed on tongue reprezenting pivotal axis. 

If it is necessary for measure device  to rotate about  fixed 

oval,  it 

should  be  imbed  on  a  ring  rotating  with  the  smallest  possible 

back-

lash (sketch nr. 10). 

If  both  axes  are  pivotal,  measured  oval  may  be  reduced  to 

its 

whipping average position on measured plane. (3.3). 

3.3.4. Validation of parallelism axis and plane. 

Measure  device  is  constrained  on  console  with  flat  base  and 

moves 

along 

plane  by 

given vec-

 
 
Rys.9. Sprawdzanie 

współosiowości 
dwóch osi 1 i 2 

H

V

A

B

1

2

Rys.10. Validation with device 

rotating about  fixed axis 

Rys.11. Validation of parallelism 

plane and axis.  

A

B

A

B

 

 

Rys.12. Validation of 

parallelism of rotat-
ing axis and plane. 

background image

tor of test end is moved along oval representing  axis. (sketch nr. 11). 

In  each  measurement  spot  the  smallest  distance  is  measured  by  moving  measure  device  along  vector 

perpendicular to axis.  

In case axis rotates, only setting the oval representing axis to middle position is required. Measure has to 

be taken in two extreme positions. „A” and „B” (sketch nr.12). 

3.4. Validation of perpendicular deviations. 

Two planes, two straight lines or straight line and plane  are perpendicular to each other when perpen-

dicular deviation of one in relation to the standard angle bar (representing right angle),set on the other does 

not exceed maximum allowed perpendicular tolerance deviation value. Validation of perpendicular devia-

tion comes to measurement of parallelism.  

3.4.1. Validation of two planes' perpendicularism. 

Cylindrical  angle  bar  is  set  on  one  of  the  planes  „2” 

(sketch nr.13). Dial sensor is moved along the other plane, 

get-

ting readings in equal parts of time. Then, cylindrical angle 

bar  

rotates half circle and the second set of reading is made. 

From this two sets of readings are emerges average im-

age 

of deviations. 

3.4.2. Verification of perpendicularism of two axes.  

Two cases are considered: 

- both axes are fixed,  

- one of the axes is pivotal. 

3.4.2.1. both axes are fixed. 

 

On oval representing one of the axes e.g. „1” an-

gle 

bar with special base plate is set (sketch nr. 14). Parallel-

ism 

of  free  arm  of  this  angle  bar  and  the  other  of  the  axes 

„2” 

is validated with methods of parallelism validation. (3.3.4). 

3.4.2.2. One of the axes is pivotal. 

Dial sensor is set on arm constrained to the tongue representing pivotal axis , its end  touches the oval 

representing the other axis on two spots A and B (sketch nr. 15). Reading differences are expressed in rela-

tion to distance AB. 

1

Katownik
wzorcowy

2

sketch nr.13. Validation of planes' 

perpendicularism with cylin-
drical angle bar and sensor 

1

Katownik

2

Rys.14. Validation of perpendicularism 

of two fixed axes „1” i „2” with 
an angle bar and sensor. 

background image

If 

the 

other  axis 

is  pivotal 

as 

well, 

the 

oval 

represent-

ing  it  is 

set  to  an 

average 

position of 

whippng on measurement plane, using method described in parallelism validation paragraph (3.3). 

3.4.3. Validation of perpendicularism of axis and plane. 

Two cases are examined:  

- axis is fixed, 

- axis is pivotal. 

 

3.4.3.1. Fixed axis 

An  angle  bar  with  special  arm  of  base  plate    is  set  to  touch  the  oval  representing  axis.  (sketch  nr.16). 

Parallelism of free arm of an angle bar and plane is examined in two directions perpendicular to each other 

with the use of method described in paragraph  3.3.1. 

3.4.3.2. Axis is pivotal. 

An  arm  which  holds  a  dial  sensor  is  constrained  to 

machin-

ing spindle „1” (sketch nr.17) and end of indicator is set 

as  paral-

lel to its pivotal axis. During machining spindle rotation, 

sensor 

makes  a  circle,  which  plane  is  perpendicular  to  pivotal 

axis. 

Validation  of  perpendicularism  of  axis  and  plane  „2” 

with  us-

age  of  end  of  dial  sensor,  comes  to  examining  parallel 

deviation 

between ambit plane, which is drawn by end of indicator, 

and  giv-

en plane.  

Such deviation is clear as a ratio to diameter of circle 

drawn  by 

indicator during its rotation.  

If measurement plane is  not given, dial sensor rotates 

full  cir-

cle and registers the biggest variation of indicator’s read-

ing. 

If measurement planes are given (e.g. planes I i II), the variation for two positions of sensor placed be-

tweeen 180 degree angle is registered for each one of the planes. 

Rys.15  Validation of perpen-

dicularism of two ax-
es, when at least one 
is pivotal.
 

 

 
 

B

A

Rys.16. Validation of perpen-

dicularism fixed axis 
and plane. 

           

 

Sketch nr.17. ScValidation perpen-

dicular deviation of pivotal 
axis and plane. 

Plaszczyzna I

180°

Plaszczyzna II

18

1

2

background image

This method of measurement is used for validation of perpendicularism of axis of machining spindle of 

vertical mill to suraface of it’s table. 

3.5. Validation of whipping 

There are three types of whipping: 

- radial whipping, 

- axial whipping, 

- front surface whipping. 

3.5.1. Radial whipping 

In  case  geometrical  axis  does  not  covered    with 

pivotal 

axis (concentricity mistakes), (distance between axes 

on  plane 

normal  to  pivotal  axis  on  given  spot  is  called  radial 

whipping 

of axis (sketch nr.18). 

If ovality is not considered, we get doubled value of radial whipping of axes on given sector is simply 

called whipping (sketch nr. 18). 

Generally measured whipping is an outcome of: 

- radial whipping of axis 

- ovality of diameter, 

- inaccurateness of bearings. 

3.5.1.1. Whipping of exterior surface 

End of dial sensor is set to touch rotating plane, which is being under examination and reading of meas-

ure device during slow work of machining spindle during rotation by 360 deg. are being observed (sketch 

nr. 19a). Variation of extreme positions of sensor during this process is a quantity of whipping. 

On tapered surface the end of sensor  is set perpendicularly to forming line. If during rotation of machin-

ing  spindle 

any 

axial 

movement 

ocurrs,  di-

ameter  of 

examined 

circle  will 

change. Therefore, whipping on tapered surface is possible to be measured only when concurrence of cone 

is  not  very  significant.  Each  time  before  examination,  axial  translation  of  machining  spindle  should  be 

measured  (sketch  nr.19b),  and  then  an  influence  of  it  on  measurement  should  be  calculated  according  to 

concurrence angle. 

3.5.1.2. Whipping of intrinsic surface 

  

"O" - os geometryczna

O

"w" - os obrotu

w

promieniowe

Bicie

Srodek
obrotu

Bicie

sketch nr.18. Definition of „whipping” 

and „radial whipping” 

a

b

 
 
Rys.19. Measurement of whip-

ping of exterior surface a) 
cylindrical, b) tapered 

background image

If  in  the  cylindrical  or  tapered  hole  it  is  not  possible  to  measure  sensor  directly,  a  measure  tongue  is 

used. 

If measurements are being undertaken in only one cut of a tongue, position of just one measure circle in 

relation 

to 

axis is taken 

under  con-

sideration. 

Because 

tongue  axis 

may 

inter-

fere with pivotal axis on measured plane, examination should be done in two separate cuts A i B along giv-

en stand-off (sketch nr. 20). 

For  expamle  one  measure  should  be  takan  near  housing  of    a  tongue  (A),  and  the  second  in  specyfic 

lenght  from  (B).  To  eliminate  mistake  of  set-back  of  a  tongue  in  hole,  particularly  by  tepered  holes, 

measures should be repeated 4 times, rotating tongue by quarter a circle each time in relation to machining 

spindle. As an outcome we apply arthmetic average of these measures on both planes. Each time whippnig 

should be measured vertically (position C

1

), and then horizontally (position C

2

 on sketch nr. 20). 

3.5.2. Axial whipping 

It is a range of plane and reflexive  movement along rotating full-circle axis of given part after erasing 

axial backlash by adding axial force in particular direction (rys. 21). Minimal axial backlash  is the smalles 

value of possible translation of rotating part, measured during idle time on several spots in relation to piv-

otal axis. (rys. 21). 

For purpose of eliminating the influence of resistance bearings backlash,  we have to put a small value 

force 

to 

machining 

spindle 

along 

measure-

ment 

vec-

tor.  End  of 

dial sensor should be touching the middle of front surface and set as precise as possible along pivotal axis. 

Readings are done during constant rotation of machining spindle with small speed, constantly maintaining 

required clamp. 

If machining spindle is cored, a short tongue should be entrench in it, with front surface normal to axis, 

against 

 
Rys.20. Validation of whipping of 

intrnsic surface with a 
measure tongue set in the 
hole. 

C1

A

C1

C1

B

C2

J

P

J

j

d

j

P

 
Sketch nr. 21. Description of axial 

backlash by measurement of 
axial whipping. 

J – maximal axial backlash, 
j – minimal axial backlach, 
d – periodic axial movement 

a

b

Rys.22. Measure of axial whipping of 

cored machining spindle with: a) 
short tongue and indicator, b) cir-
cle end tongue and flat indicator 

background image

which  circle end of dial sensor  may be based (sketch nr. 22a). A tongue with globe end  may be used as 

an alternative,  end of dial sensor would be flat then. (sketch nr. 22b). 

If  machining spindle has a center hole,steel globe which has contact with flat end of dial sensor, may be 

placed inside it (sketch nr. 23). 

Axial  whipping    is  determined  as  boundery  axial  translation  during  its  full  circle  slow  rotation  with 

clamp of small axial force. 

3.5.3. Front surface whipping 

Flat  surface  whipping  rotating  around  axis  is  axial 

whipping 

of  this  surface.  That  whipping  is  a  disadventage  of  flat 

surface, 

which  does  not  remain  normal  to  axis  during  pivot. 

Whipping 

is determined by distance between two planes normal to 

axis, 

which are set as boundaries for moving spots during its 

rotation. 

It is a result of several surface disadvantage and pivotal 

axis: 

- surface is not flat, 

- surface and pivotal axis are not perpendicular, 

- periodic axial movement occurs. 

Because front whipping has a tendency to gain magnitude during going away from pivotal axis, meas-

urements should be exercised on ambit related to exterior spots. 

During  front  whipping  validation    dial  sensor 

should 

be  set  in  particular  distance  A  to  center  and  perpen-

dicular-

ly to front surface (sketch nr. 24),  then make machin-

ing 

spindle rotate slowly and write down extreme indica-

tor’s 

reading.  Variation  of  these  results  is  a  quantity  of 

front 

surface  whipping.  During  rotation  small  siłę  osiową 

should 

be  put  to  eliminate  influence  of  resistance  bearings 

back-

lash. 

  

3.6. Validation of translation parallelism. 

Translation parallelism refers to position of path of rotating machine part in relation to:  

- plane (support or devetail ways), 

- straight line (axis, edge of  surface cross), 

- trajectory of other moving machine part point. 

Methods of examination are identical to these used for examination of  line and plane parallelism  

Measure  device,  if  it  is  to  be  moved,  should  always  be  constrained  to  moving  part,  which  should  be 

powered in natural way, to reveal real influence of backlash and iraccurateness of devetail ways. 

Rys.23. Examination of axial 

whipping using marble 
placed in center hole 

czujnika zegarowego

Rozne polozenia 

A

1

A

osiowa

A

2

Sila

A

3

A

4

Rys.24. Validation of  front whipping 

of flat surface, rotating about 
axis 

background image

 

 

 

3.6.1.  Validation  of  parallelism  between  trajectory  and 

plane.  

Two cases are considered: 

- plane is placed on mobile part, 

- plane is placed on fixed part. 

In case the first dial sensor is constrained to fixed part and its 

end 

lies on measured surface under right angle. Mobile part  should 

be 

translated along given vector (sketch nr. 25), and then variation 

of  re-

sults indicator should be read on the lenght of this sector. 

This method is used mainly for milling machine and grind-

ers, 

where  work  piece  is  constrained  to  machining  table.  Dial 

sensor 

is  set  on  fixed  end  of  machining  spindle  as  shown  on 

sketch 

nr.  25,  and  table  is  an  moving  object.  This  is  the  way  of 

exam-

ination  whether  table    plane  is  parallel  to  vector  of  its 

movement.  

In  case  the  plane  lies  on  fixed  part  (e.g.  table  of  radial 

drill-

ing  machine)  measured  piece  is  constrained  to  its  mobile 

part 

and  moved  with  it  by  given  vector.  End  of  indicator  

touch-

es  the  plane  perpendicularly  and  moves  across  it.  (sketch 

nr. 

26). 

3.6.2. Validation of parallelism trajectory and axis.  

Przyrząd  pomiarowy  is  constrained    to  części 

ruchomej and moves  along  given vector. End of  indica-

tor 

moves along  a tongue representing axis (sketch nr. 27). 

In 

place where pivotal axis is, a tongue which represents it 

should 

be  set  in  „place  of  average  whipping”  (3.3  -  sketch  nr. 

2).  If 

each plane is the same  to all other, measurement should 

be 

done on two planes perpendicular to each other. 

3.6.3. Validation of parallelism between two trajecto-

ries. 

maszyny

Stol

Listwa

Rys.25. Validation of parallel-

ism of table to trajectory 
of it’s move 

Rys.26. Validation of parallelism of 

trajectory of movement of 
radial drill spindle totable 
axis.
 

Rys.27. Validation of parallelism tra-

jectory and axis. 

background image

Dial sensor is set on one of mobile parts, 

         so  its  end  touches  the  second  mo-

bile 

part  in  given  spot.  Both  parts  are 

being 

moved  together,  along  same  vec-

tor, 

reading  of  measure  device  are  be-

ing 

observed  during  process  (sketch 

nr. 

28).  In  case  when  parallelism  of 

trajec-

tories  on  two  given  planes  is  sig-

nifi-

cant (e.g. horizontal and vertical), measures should be done on both planes.  

3.7. Validation of translation perpendicularism  

Translation  perpendicularism  for  machining  tools  refers  to  subsequent  positions  of  particular  spot  of 

mobile part of machine in relation to: 

- plane (base or devetail ways), 

- straight line (axis or edge of two planes' crossing), 

- path of other mobile part spot. 

In this process, previously used methods subjected to translaton parallelism measurements  are applied.  

4. Progress of the task 

Before executing this exercise student should:  

- check, whether machining tool is in heat-set state, 

- plug it out of electric network, 

- get know with machining tool handling procedure required to execute task.  

- get know with measure devices required to execute task.  

- clean surface of contact between machining tool and measure device. 

Execute practice part of the task, examining deviations of quantities assigned to protocol.  

5. Compilation of results. 

Results calculated during task should be written into protocol of geometrical acuteness. Upon calculated 

results, form wrap-up, which should consist of: 

- picking observed geometrical deviations exceeding  admissible deviations, 

- Sum up its influence on dimention-shape acuteness of made object. 

 

 

 

 

 

 

Rys.28. Validation of 

parallelism be-
tween two trajec-
tories. 

background image

 

Wroclaw University of Technology   

 

Name, Surname: 

Institute of Machine Technology and Automation   Study: 
 

 

 

 

 

 

 

Year:              Group 

 

 

 

 

 

 

 

Exercise data: 

 
 

Exercise 1 

CONTROL OF MACHINE TOOL GEOMETRY 

 

background image

6. Measurement protokol 

LATHE TYPE . . . . . . . . . . . . Span between centers (DC) . . . . . . . . . . . . . . Maximal diameter over the bed D

a

 -. . . . . . . . . .Factory number . . . . . . . . . . . Production date 

…………………. 

No 

Sketch 

Measured value 

Measure tools 

Deviations [mm] 

Measurement description 

max. 

measured 

 

 

Spindle 

center 

pulsation. 

Sensor  with 
sensitivity 
0.001 mm 

0.015 

 

Dead  center  mount  inside  the  spindle.  End  of  sensor 
mount perpendicular to cone surface. Rotate spindle by 
hand  with  little  speed  and  read  maximal  and  minimal 
values. Measured deviation divide by cosα. α is a half 
of cone center angle value. 

 

 

Spindle  face  pul-
sation.  

Sensor  with 
sensitivity 
0.001 mm 

0.02 

 

Put  end  of  sensor  to  spindle  face  in  perpendicular  di-
rection. Rotate spindle by hand with low speed without 
stop. Read indications. 

 

 

End  of  spindle 
outside 

center 

surface 

pulsa-

tion. 

Sensor  with 
sensitivity 
0.001 mm 

0.01 

 

Put end of sensor to end of spindle outside center sur-
face  perpendicular.  Rotate  the  spindle  constantly  with 
little  rotation  speed.  Read  maximal  end  minimal  val-
ues. 

 

 

Spindle 

inside 

surface 

radial 

pulsation. 
a)  near  a  spindle 
face 
b)  in  a  distance 
D

a

/2 

but 

not 

more 

than 

300mm 

Measure 
mandrel, 
sensor  with 
sensitivity 
0.001 mm 

a) 0.01 
b) 0.02 

 

Put  measure  mandrel  inside  the  spindle  cone.  Put  end 
of  sensor  to  mandrel  surface  perpendicular.  Rotate 
spindle  by    2

π

  angle  at  least  and  read  maximal  and 

minimal  values.  Measurement  should  be  done  in  two 
crosses  places:  a)  near  the  spindle  face  and  b)  at  the 
end. Measurement replace four times with spindle po-
sition changing on 

π

/2 angle. Final deviation is a mean 

value  of  four  measured  deviations  in  two  crosses. 
Measurement do in two  perpendicular directions  (ver-
tical and horizontal).  

No 

Sketch 

Measured value 

Measure 

tools 

Deviations [mm] 

Measurement description1 

max. 

measu-

red. 

background image

 

b)

a)

 

Control  of  parallel 
spindle axe to par-
allel 

cross-way 

move  a)  vertical 
and b) horizontal. 

Measurement 
mandrel,  dial 
sensor  0.001 
mm  sensitivi-
ty. 

a) 
0.015/300 
in  vertical 
direction 
b) 0.02/300 
in  parallel 
direction 

 

Fix the mandrel into spindle cone. Fix the dial sensor in 
stand  on  the  cross-way.  Put  end  of  sensor  to  mandrel 
surface in vertical direction. Move cross-way parallel to 
spindle  axis  and  observe  the  dial  sensor  indications. 
Rotate  the  spindle  about 

π

  angle  and  repeat  measure-

ment. Describe parallel deviation as mean value of two 
measured deviations. Repeat measurement in horizontal 
direction.  

 

 

Height  of  axes 
Difference 
Sprawdzenie 
różnicy  wysoko-
ś

ci  osi  wrzecio-

na i osi konika 

Measure 
mandrel, 
sensor  with 
sensitivity 
0.001 mm 

0.04  horse 
axe  higher 
than  spin-
dle axe 

 

Tail  stock  and  his  bush  blocked  as  in  regular  work. 
Mount mandrel inside the tail stock bush. Mount sensor 
to cross way. Put end of sensor to mandrel surface  and 
read measured values on the mandrel ends. 
 

 
7. Conclusions. 

background image

Ad.4 
 

 

 

Vertical surface 

Horizontal surface 

 

 

min 

 

Deviations 

min  Deviations 

min  Deviations 

min  Deviations 

max 

 

max 

max 

max 

 

2

π

 

min 

 

Deviations 

min  Deviations 

min  Deviations 

min  Deviations 

max 

 

max 

max 

max 

 

 

π

 

min 

 

Deviations 

min  Deviations 

min  Deviations 

min  Deviations 

max 

 

max 

max 

max 

 

π

2

3

 

min 

 

Deviations 

min  Deviations 

min  deviations 

min  Deviations 

max 

 

max 

max 

max 

 

background image

 

Ad 5. 

 

Vertical surface 

Horizontal surface 

 

A  Deviations 

 
 
…………………. 

A  Deviations 

 
 
………………. 

 

π

 

A  Deviations 

 
 
…………………… 

A  Deviations 

 
 
…………………. 

 

 

Average  deviation 
…………………….