Questi appunti sono stati scritti e diffusi al solo scopo di aiutare gli allievi del corso di Tecnologia Meccanica, Laurea in Ingegneria Meccanica dell’Università di Roma La Sapienza. Qualunque altro uso è pertanto vietato.

Alberto Boschetto

Scelta della tolleranza secondo il sistema ISO A livello internazionale il sistema di tolleranze è stabilito dalle tabelle UNI ISO 286/1-2

Scelta della posizione della tolleranza La seguente è una schematizzazione delle 27 differenti posizioni degli scostamenti fondamentali:

La scelta può essere effettuata in base alla tipologia dell’accoppiamento e alla sua applicazione. L’accoppiamento foro base è usato nell’industria meccanica: automobilistica, costruzione delle macchine utensili e aeronautica. La tabella seguente può essere riletta in anche per l’uso dell’accoppiamento albero base. Accoppiamento dell’albero Caratteristiche di impiego

a b c Giochi minimi molto elevati: temperatura di funzionamento molto alta d e f Per attriti ridotti: accoppiamenti rotanti molto veloci con centraggio anche imperfetto g h Giochi minimi molto bassi: elementi a rotazione lenta, guide di alta precisione

j js Calettamenti di organi assicurati contro la reciproca rotazione e facilmente smontabili (per es. a mano): chiavette, spine

k m n Accoppiamenti incerti smontabili con piccolo sforzo (per es. mazzuolo): incastri precisi e calettamenti di organi

p r s t u v x y z za zb zc Accoppiamenti stabili montati per differenza di temperatura e/o alla pressa. Lo smontaggio non può avvenire senza il danneggiamento degli elementi connessi.

Tabelle per ricavare gli scostamenti dal sistema ISO GRADI DI TOLLERANZA NORMALIZZATI Dimensione

nominale mm IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 IT17 IT18

Tolleranze oltre fino a mm mm

- 3 0,8 1,2 2 3 4 6 10 14 25 40 60 0,1 0,14 0,25 0,4 0,60 1 1,4 3 6 1 1,5 2,5 4 5 8 12 18 30 48 75 0,12 0,18 0,3 0,48 0,75 1,2 1,8 6 10 1 1,5 2,5 4 6 9 15 22 36 58 90 0,15 0,22 0,36 0,58 0,9 1,5 2,2 10 18 1,2 2 3 5 8 11 18 27 43 70 110 0,18 0,27 0,43 0.7 1,1 1,8 2,7 18 30 1,5 2,5 4 6 9 13 21 33 52 84 130 0,21 0,33 0,52 0,84 1,3 2,1 3,3 30 50 1,5 2,5 4 7 11 16 25 39 62 100 160 0,25 0,39 0,62 1 1,6 2,5 3,9 50 80 2 3 5 8 13 19 30 46 74 120 190 0,3 0,46 0,74 1,2 1,9 3 4,6 80 120 2,5 4 6 10 15 22 35 54 87 140 220 0,35 0,54 0,87 1,4 2,2 3,5 5,4 120 180 3,5 5 8 12 18 25 40 63 100 160 250 0,4 0,63 1 1,6 2,5 4 6,3 180 250 4,5 7 10 14 20 29 46 72 115 185 290 0,46 0,72 1,15 1,85 2.9 4,6 7.2 250 315 6 8 12 16 23 32 52 81 130 210 320 0,52 0,81 1,3 2,1 3,2 5,2 8,1 315 400 7 9 13 18 25 36 57 89 140 230 360 0,57 0,89 1,4 2,3 3,6 5,7 8.9 400 500 8 10 15 20 27 40 63 97 155 250 400 0,63 0,97 1,55 2,5 4 6,3 9,7 500 630 9 11 16 22 32 44 70 110 175 280 440 0,7 1.1 1,75 2,8 4.4 7 11 630 800 10 13 18 25 36 50 80 125 200 320 500 0,8 1,25 2 3,2 5 8 12,5800 1.000 11 15 21 28 40 56 90 140 230 360 560 0,9 1,4 2,3 3,6 5,6 9 14 1.000 1250 13 18 24 33 47 66 105 165 260 420 660 1,05 1,65 2,6 4,2 6,6 10,5 16,51250 1.600 15 21 29 39 55 78 125 195 310 500 780 1,25 1,95 3,1 5 7,8 12,5 19,51.600 2000 18 25 35 46 65 92 150 230 370 600 920 1,5 2,3 3,7 6 9,2 15 23 2000 2500 22 30 41 55 78 110 175 280 440 700 1100 1,75 2,8 4,4 7 11 17,5 28 2500 oltre 26 36 50 68 96 135 210 330 540 860 1350 2,1 3,3 5,4 8,6 13,5 21 33

Scelta della classe di tolleranza A seguire è presentato un elenco con le tolleranze preferenziali (in neretto) di uso comune per gli accoppiamenti meccanici e quelli meno frequenti.

Alberi a b c d e ef f fg g h j js k m n p r s t u v x y z za zb zc

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 8 9 9 9 9

10 10 11 11 11 11 11

Fori A B C D E EF F FG G H J JS K M N P R S T U V X Y Z ZA ZB ZC

5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9

10 10 10 10 11 11 11 11 11

In generale l’ottenimento della classe di tolleranza è legato all’uso di diverse macchine. Macchina Classe del foro Classe dell’alberoRettifica di alta precisione 6 5 6 Rettifica di media precisione 7 6 Rettifica di bassa precisione e alesatura 7 7 Tornitura, fresatura e alesatura 8 7 8 Qualsiasi macchina 11 11

Ciò premesso si possono evidenziare alcune applicazioni di uso comune. Applicazione Montaggio con gioco abbondante: perni e leve senza esigenze di precisione H8/e8 H8/d8 H11/c11 Accoppiamenti rotanti molto veloci con centratura imperfetta e carichi lievi H7/f6 H7/f7 H8/f7 H8/f8 Accoppiamenti rotanti a bassa velocità con centratura buona H6/g5 H7/g6 Centrature molto precise scorrevoli assialmente o dotati di moto rotatorio lento H6/h5 H6/h6 H7/h6 H11/h11Accoppiamenti di precisione con montaggio a mano (spine) H6/js5 H6/js6 H7/m6 Accoppiamenti non smontabili a mano che non necessitano bloccaggio assiale ma solo quello alla rotazione (boccole, ingranaggi, sede esterna delle bronzine)

H6/n5 H7/n6 H8/n8

Accoppiamenti fissi atti alla trasmissione di forti carichi assiali e momenti torcenti (trasmissioni per interferenza)

H6/p5 H7/p7 H7/r6

Organi fissi a bloccaggio fortissimo (giranti per pompe) H7/s6 H7/u7 A seguire sono riportate le tabelle di lettura delle tolleranza

Tolleranze generali È possibile indicare nel disegno le tolleranze generali in basso nei pressi del cartiglio. Altrimenti in maniera più veloce e generale è possibile utilizzare la norma UNI 2768 la quale stabilisce 4 classi di tolleranza generale (f, m, c, v) che vengono localizzate come le precedenti ma come indicazione hanno per es. UNI 2768-m.

CLASSE DI TOLLERANZA

SCOSTAMENTI LIMITE PER CAMPI DI DIMENSIONI NOMINALI

Designazione

Denominazione

da 0,5 fino a 3

oltre 3 fino a 6

oltre 6 fino a 30

oltre 30 fino a 120

oltre 120 fino a 400

oltre 400 fino a 1.000

oltre 1.000 fino a 2.000

oltre 2.000 fino a 4.000

f

fine

±0,05 ±0,05 ±0,1 ±0,15 ±0,2 ±0,3 ±0,5 -

m

media

±0,1 ±0,1 ±0,2 ±0,3 ±0,5 ±0,8 ±1,2 ±2

C

grossolana

±0,2 ±0,3 ±0,5 ±0,8 ±1,2 ±2 ±3 ±4

V

molto grossolana

- ±0,5 ±1 ±1,5 ±2,5 ±4 ±6 ±8

Tolleranze geometriche Hanno lo scopo di consentire corrette condizioni di funzionamento e di intercambiabilità dei pezzi e devono e devono essere prescritte solo quando siano indispensabili allo scopo suddetto.

Alcuni errori di forma possono essere limitati dalla sola prescrizione dimensionale: le superfici reali potranno in tal modo scostarsi da quella reale quando tale scostamento è contenuto all’interno dello scostamento dimensionale. La norma di riferimento attualmente in uso è la UNI 7226 che coincide con la ISO 1101. Negli Stati Uniti è in vigore la norma ANSI/ASME Y14,5 (GD&T). Parte di questa norma riferiva (prima dell’eliminazione di questa parte) il Principio di Indipendenza che come segue: “se vi sono solo prescrizioni sulle tolleranze dimensionali allora queste limitano anche le tolleranze geometriche”. Nel 1989 tale principio è stato corretto dalla norma UNI ISO 8015: “ciascuna prescrizione di tolleranza, dimensionale o geometrica, risulta indipendente (salvo precisazione) da tutte le altre. Esistono delle eccezioni a tale principio:

• Condizione di inviluppo E • Condizione di massimo materiale M • Condizione di minimo materiale L

Scelta della rugosità La scelta della rugosità può essere fatta in base all’applicazione cui è destinata la superficie in esame. Come regole si possono osservare le seguenti:

• La rugosità va indicata solo quando risulta necessario • Essa è influenzata dalla natura dei corpi a contatto • Dipende dalle sollecitazioni in gioco • Poiché deve essere ottenuta và considerato il processo produttivo necessario a produrla

Ra [mm] Applicazione Tecnologia

necessaria 0,025 Piani di appoggio di micrometri, specchi e blocchi di riscontro - 0,05 Facce calibri di officina e piani di appoggio comparatori. Lappatura

0,1

Facce calibri a corsoio, perni d'articolazione, utensili di precisione, cuscinetti superfiniti, accoppiamenti stagni ad alta pressione in moto alternato, superficie accoppiate di parti in moto alternativo a tenuta di liquido sotto pressione e superficie levigate di tenuta senza guarnizione.

Finitura di precisione

0,2

Sopporti alberi a gomito e alberi a camme, perno di biella, superficie camme, diametro cilindri pompe idrauliche, cuscinetti lappati, perni turbine, accoppiamenti stagni mobili a mano, guide tavole macchine utensili, reggispinta alte velocità, perni di alberi di rotori di turbine, di riduttori, ecc.

Finitura

0,4

Alberi scanalati, cuscinetti alberi motore, diametro esterno stantuffi, diametro cilindri, perni grandi macchine elettriche, accoppiamenti alla pressa, gambo valvola, superficie di tenuta delle valvole, superficie di tenuta di seggi ed otturatori di valvole, saracinesche, ecc., perni di alberi a gomito e portate di linee d'alberi, cuscinetti di metallo bianco, superficie di parti scorrevoli come pattini e relative guide.

Rettifica di precisione Estrusione Trafilatura

0,8

Tamburi freni, fori brocciati, cuscinetti bronzo, parti di precisione, denti ingranaggi, cuscinetti rettificati, superfìcie di tenuta di flange senza guarnizione, perni di alberi a gomito e portate di linee d'alberi, cuscinetti di metallo bianco, superficie di parti scorrevoli come pattini e re lative guide, superfìcie di tenuta dei seggi valvole motori.

Rettifica media e alesatura Stampaggio

1,6 Facce particolari di ingranaggi, alberi e fori ingranaggi, teste cilindro, scatole ingranaggi di ghisa, faccia pistone, superficie di tenuta di flange con guarnizioni metalliche.

Macchine utensili

3,2 Perni e cuscinetti per trasmissioni a mano, superficie di accoppiamento di parti fisse smontabili (flange di accoppiatoi, imposte di centramento, ecc.).

Elettroerosione Troncatura

6,3 Superficie di tenuta di flange con guarnizioni comuni. Taglio alla fiamma

12,5 in poi Superfici non per accoppiamento funzionale (per es. superfici di getti di fonderia) Fonderia in terra

Tolleranze di forma e posizione Le tabelle a seguire riassumono brevemente alcuni simboli per le tolleranza di posizione e forma. Rettilineità = ogni linea del

mantello esterno del diametro del tubo deve stare alla distanza di 0,3 mm tra due linee parallele = l’escursione del comparatore, ruotando intorno all’asse, deve essere di max. 0,6 mm = l’asse tollerato del diametro esterno del tubo deve stare entro un cilindro del diametro di 0,3 mm = l’escursione del comparatore, ruotando intorno all’asse, deve essere di max. 0,3 mm

Rotondità (Circolarità) = la linea perimetrale tollerata deve stare tra due cerchi concentrici ad una distanza di 0,1 mm

Forma cilindrica = la superficie tollerata del mantello del tubo deve stare tra due cilindri coassiali ad una distanza di 0,1 mm

Concentricità e coassialità

= l’asse tollerato del diametro interno deve stare entro un cilindro coassiale ed un asse di riferimento (DE) con diametro 0,2 mm

Eccentricità = l’asse tollerato del diametro interno del tubo deve stare ad una distanza di 0,1 mm nei confronti dell’asse di riferimento A (DE) = concentricità / coassialità

Oscillazione radiale Oscillazione

= ruotando intorno all’asse di riferimento AB, l’errore di oscillazione radiale in ogni piano di misurazione verticale non deve superare 0,1 mm = escursione comparatore max. 0,1 mm = ruotando intorno all’asse di riferimento C, l’errore di oscillazione assiale non deve superare 0,1 mm = escursione comparatore max. 0,1 mm

Parallelismo = il lato frontale tollerato deve stare tra 2 linee parallele rispetto al lato di riferimento A, ad una distanza di 0,1 mm

Perpendicolarità = il lato frontale deve stare tra 2 linee verticali parallele, perpendicolari all’asse di riferimento A, ad una distanza di 0,1 mm

Prospetto delle tolleranze

Simbolo Descrizione Tipo di tolleranza Simbolo Descrizione Tipo di tolleranza

Rettilineità Forma Inclinazione Orientamento

Planarità Forma Localizzazione Orientamento

Rotondità Forma Concentricità Posizione

Cilindricità Forma Simmetria Posizione

Parallelismo Orientamento

Dimensionale Dimensioni

Perpendicolarità Orientamento

Dimensionale Dimensioni

IT

±μ

Alcuni esempi: