TOLLERANZE DI LAVORAZIONE Ing. Giovanna Fargione

Tolleranze di lavorazione
Introduzione:
Nelle lavorazioni meccaniche non è possibile raggiungere la perfezione nel rispetto
delle dimensioni fornite dai disegni, pertanto è necessario concedere all’operaio ed
alle macchine una certa APPROSSIMAZIONE diversa a seconda delle dimensioni,
del grado di finitura del lavoro e del tipo di accoppiamento previsto per il montaggio
dei diversi organi meccanici.
Tale montaggio deve avvenire rispettando prestabilite condizioni di GIOCO o di
INTERFERENZA.
E’ inoltre necessario garantire l’INTERCAMBIABILITA’ dei pezzi di una data serie,
perciò è necessario che le dimensioni effettive delle parti da montare insieme siano
comprese entro ben determinati limiti
1 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
Ing. Giovanna Fargione
Tolleranze di lavorazione
Introduzione:
L’inevitabile imprecisione delle tecnologie di fabbricazione, associata al fatto che,
per la maggior parte dei pezzi lavorati non è richiesta l’esatta corrispondenza
dimensionale, determina la necessità di avere un sistema di tolleranze e di
accoppiamenti.
Ogni macchina è composta di pezzi meccanici accoppiati tra loro.
Nel costruire una macchina, si possono seguire due metodi:
• i pezzi, che devono essere accoppiati, vengono lavorati contemporaneamente ed
unitamente, curando gli accoppiamenti mediante continue operazioni di
aggiustaggio. Questo metodo, lento e costoso (richiede mano d’opera specializzata)
conduce a meccanismi di alto prezzo e qualità;
• i pezzi, che devono essere accoppiati, vengono lavorati, in maniera indipendente,
in serie. Durante la lavorazione vengono controllati in modo che, terminata la
fabbricazione di tutte le serie dei vari pezzi, ogni pezzo, preso a caso tra quelli
collaudati della propria serie, possa essere accoppiato senza alcuna lavorazione di
adattamento al corrispondente pezzo cui deve essere unito (lavorazione in serie:
consente una produzione rapida e di massa, nonché una veloce sostituzione di un
pezzo logoro, ovvero l’importante vantaggio dell’intercambiabilià delle parti)
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Tolleranze di lavorazione
ERRORI DI LAVORAZIONE
Rispetto al pezzo ideale progettato, un pezzo meccanico a costruzione ultimata,
può presentare i seguenti tipi di errore:
• errori dimensionali
• errori di forma
• errori di posizione
• errori di finitura superficiale
Per questi errori deve essere definita una massima variazione:
tolleranze corrispondenti
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Errori di lavorazione
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Sistema ISO di tolleranze ed accoppiamenti
ISO (Organizzazione Internazionale di Normazione)
 UNI (Ente Nazionale Italiano di Unificazione)
adotta il Sistema ISO di tolleranze ed accoppiamenti
 Le caratteristiche fondamentali da cui dipende la tolleranza sono:
 dimensione nominale
 qualità della lavorazione
 posizione della zona di tolleranza
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STANDARD ISO (Organizzazione Internazionale di Normazione):
La norma UNI ISO 286 (sostituisce la UNI 6386 e UNI 6387), la ISO 1101 (UNI 7226/1), la UNI
ISO 2692 (UNI 7226/2),la UNI 1660 (UNI7226/3), la UNI ISO 2768 (sostituisce la UNI 5307), la
UNI ISO 3040 (sostituisce la UNI 7618), la UNI 3976, la ISO 5459 , la UNI ISO 7083 e la UNI ISO
8015 sono le norme adottate in Italia nel campo delle tolleranze, in particolare:
286/1: principi fondamentali per tolleranze, scostamenti ed accoppiamenti
286/2: prospetti dei gradi di tolleranze normalizzati e degli scostamenti limite
1101:
indicazioni delle tolleranze geometriche, di forma, orientamento ed oscillazione
1160:
indicazioni delle tolleranze geometriche, di forma, orientamento, posizione ed oscillazione
2692:
indicazione delle tolleranze geometriche e principio del massimo materiale
2768/1: tolleranze per dimensioni lineari ed angolari prive di indicazioni di tolleranze specifiche
2768/2: tolleranze geometriche per elementi privi di indicazione di tolleranze specifiche
3040:
quotature ed indicazione delle tolleranze per elementi conici
3976:
indicazioni delle tolleranze lineari ed angolari
5459:
indicazioni delle tolleranze geometriche: riferimenti e sistemi di riferimento
7083:
segni grafici per l’indicazioni delle tolleranze geometriche
8015:
principi fondamentali per l’attribuzione delle tolleranze
STANDARD: ASME Y 14.5 M-1994 è comunemente usato nelle industrie
americane per specificare le tolleranze nei disegni tecnici
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Tolleranze nei disegni tecnici
Le tolleranze possono essere espresse in diversi modi:
• Mediante le tolleranze generali indicate nella tabella delle iscrizioni o
in una apposita nota
Si presenta nel seguente modo:
TUTTE LE QUOTE METRICHE DEVONO ESSERE TENUTE A
oppure
TUTTE LE QUOTE ANGOLARI  1
 0,05
• Mediante le dimensioni limite o i valori degli scostamenti apposti
direttamente in corrispondenza di una dimensione
• Mediante annotazioni che si riferiscono a condizioni specifiche
• Mediante le tolleranze geometriche
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Tolleranze nei disegni tecnici
Mediante le dimensioni limite (esempio 9): le dimensioni massime e
minime sono specificate come parte della quota. La dimensione limite
superiore è posta sopra quella inferiore.
8 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Tolleranze nei disegni tecnici
Indicazioni delle tolleranze mediante gli scostamenti (esempio 10):
viene fornita la quota nominale seguita dal segno più e/o meno e dal
valore della tolleranza
9 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Tolleranze nei disegni tecnici
Esempi di indicazioni delle tolleranze mediante gli scostamenti
10 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Tolleranze nei disegni tecnici
Mediante le tolleranze geometriche: in maniera molto efficace si
possono definire le parti in base al loro funzionamento usando i
simboli standard ASME/ANSI del GD&T (Geometric Dimensioning and
Tolerancing), che può essere tradotto come Dimensionamento
geometrico e tolleranza.
11 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Tolleranze dimensionali : definizioni
Dicesi CAMPO (o AMPIEZZA) DI TOLLERANZA l’inesattezza ammissibile,
cioè la differenza fra il valore massimo ed il valore minimo ammessi.
La linea individuata dalla dimensione nominale del pezzo sul disegno, o in
altre parole la linea determinata dalla dimensione teorica del pezzo, dicesi
LINEA DELLO ZERO.
LINEA DELLO ZERO (da UNI
286/1): nella rappresentazione
grafica delle tolleranze e degli
accoppiamenti è la linea retta
rappresentante la dimensione
nominale alla quale vengono
riferiti gli scostamenti e le
tolleranze. Per convenzione la
linea dello zero è tracciata
orizzontalmente; per cui gli
scostamenti positivi sono al di
sopra e quelli negativi al di
sotto
12 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Definizioni
Le dimensioni massima e minima che può avere il pezzo per essere
accettabile individuano il limite di tollerenza superiore e quello inferiore. La
distanza fra la linea dello zero ed il limite superiore di tolleranza dicesi
SCOSTAMENTO SUPERIORE e si indica con Es per i fori ed es per gli
alberi. La distanza fra la linea dello zero ed il limite inferiore della tolleranza
si chiama SCOSTAMENTO INFERIORE e si indica con Ei per i fori ed ei
per gli alberi
Scostamenti dell’albero (es e ei)
Campo di tolleranza t:
differenza tra la dimensione
massima e la dimensione
minima, pertanto anche
differenza tra lo scostamento
superiore e quello inferiore
(tolleranza dimensionale) da
UNI ISO 286/1
13 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Definizioni
SCOSTAMENTO FONDAMENTALE: è, nel sistema ISO di tolleranze ed
accoppiamenti, lo scostamento che definisce la posizione della zona di
tolleranza rispetto alla linea dello zero.
Lo scostamento fondamentale può essere sia lo scostamento superiore sia
quello inferiore, per convenzione si sceglie però quello più prossimo alla
linea dello zero
14 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Definizioni
Se si considera la posizione che la linea dello zero può avere rispetto alle
dimensioni massima e minima, si constata che si può avere:
TOLLERANZA UNILATERALE: la posizione della tolleranza si trova tutta
sopra o tutta sotto la linea dello zero
TOLLERANZA BILATERALE: la posizione della tolleranza si trova in parte
sopra in parte sotto la linea dello zero
La posizione delle tolleranze si indica con:
lettere maiuscole per i fori
lettere minuscole per gli alberi
Non si usano le lettere I,L,O che potrebbero dar luogo ad equivoci
15 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Definizioni: posizione tolleranza (FORI)
La posizione delle tolleranze si indica con lettere maiuscole per i fori
16 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Definizioni: posizione tolleranza (ALBERI)
La posizione delle tolleranze si indica con lettere minuscole per gli alberi
17 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Definizioni
ACCOPPIAMENTO
Le precedenti considerazioni si applicano raramente a pezzi isolati. Di
regola trovano applicazione negli accoppiamenti albero-foro (ed
accoppiamenti equivalenti), che devono presentare, per la loro funzionalità
determinate esigenze di mobilità o stabilità.
DIMENSIONE NOMINALE:
dimensione usata per
decrivere in generale la
grandezza. E’ la dimensione
da cui sono derivate le
dimesioni limite applicando
gli scostamenti ammissibili
La quota nominale è uguale per l’albero e per il foro
18 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Definizioni
ACCOPPIAMENTO
Gli accoppiamenti e le tolleranze definite non
valgono soltanto per elementi
cilindrici(albero-foro), ma anche per elementi
di diversa forma in cui, in ogni caso, un pezzo
deve essere contenuto sull’altro.
Per questo motivo, precedentemente si è
parlato di accoppiamenti equivalenti.
I due esempi di seguito riportati sono relativi a situazioni del genere.
Dicesi giuoco la differenza fra i diametri effettivi del “foro” e “dell’albero”,
quando il diametro del foro è maggiore di quello “dell’albero”
Dicesi invece interferenza la differenza fra i diametri effettivi “dell’albero” e
del “foro”, quando il diametro dell’albero è più grande di quello del “foro”
19 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Definizioni
ACCOPPIAMENTO
I termini albero foro possono essere riferiti
alle dimensioni esterne o interne dei pezzi,
anche non cilindrici come nel caso sopra
riportato relativo ad una chiavetta di
collegamento.
L’esempio in basso è invece un caso
classico, con elementi di tipo cilindrico, di
collegamento albero mozzo
20 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
Ing. Giovanna Fargione
Definizioni
Altro esempio con elementi non cilindrici
ESEMPIO DI ACCOPPIAMENTO
DIMENSIONE NOMINALE:
dimensione usata per decrivere in
generale la grandezza. E’ la
dimensione da cui sono derivate le
dimesioni limite applicando gli
scostamenti ammissibili
DIMENSIONE REALE: la misura
della parte finita, rilevata dopo la
lavorazione (in questo esempio
12,73 mm)
SCOSTAMENTO: differenza tra la
misura reale e la dimensione
nominale
21 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Definizioni
Dicesi GIUOCO o GIOCO G la differenza fra i diametri effettivi del foro e
dell’albero, prima del montaggio, quando tale differenza è positiva.
Quando, in altri termini, il diametro del foro è maggiore del diametro
dell’albero (da UNI ISO 286/1)
Dicesi INTERFERENZA il valore assoluta della differenza tra le dimensioni
del foro e dell’albero, prima del montaggio, quando tale differenza è
negativa. In altri termini quando il diametro dell’albero è maggiore del
diametro del foro.
Dicesi TOLLERANZA DI ACCOPPIAMENTO
il gioco minimo o l’interferenza massima tra le
parti. Nell’esempio è di 0,02 mm.
22 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Riepilogo definizioni
23 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Ampiezza tolleranza
t
L’ampiezza t della tolleranza non solo dipende dalla dimensione nominale
(vengono assegnate tolleranze di lavorazione maggiori alle dimensioni
maggiori), ma anche dalla qualità di lavorazione del pezzo, infatti il campo
di tolleranza è tanto più ristretto quanto più precisa è la qualità di
lavorazione del pezzo.
Vi sono 20 qualità di lavorazione, indicate con i simboli
IT01 IT0 IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 …………. IT17 IT18
dalle lavorazioni più precise a quelle più grossolane.
Sono detti gradi di tolleranza normalizzati o fondamentali (da ISO 286/1)
(International Tollerance: IT)
24 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Ampiezza tolleranza
Le qualità iniziali vengono impiegati per la costruzione di calibri
Le qualità da 5 a 11 per gli alberi e da 6 a 11 per i fori sono previste per
accoppiamenti di meccanica fine (fino a 7), di meccanica normale (8), e per
pezzi in cui le condizioni di accoppiamento non abbiano eccessiva
importanza (da 8 a 11)
Le successive qualità vengono utilizzate per lavorazioni grossolane o per
lavorazioni senza asportazione di truciolo (fusione, fucinatura, stampaggio)
25 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Ampiezza tolleranza
Tabella riassuntiva sulle qualità delle tolleranze
26 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Ampiezza tolleranza
Valore numerico del grado di tolleranza normalizzato IT per dimensioni
normalizzate ( da UNI ISO 286/1 Prospetto I)
27 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Posizione tolleranza
t
Zona di tolleranza:
ampiezza e posizione
relativa alla dimensione
nominale
Linea dello zero
Per assegnare la tolleranza di lavorazione ad una dimensione non basta
fissare l’ampiezza t della tolleranza.
E’ necessario anche stabilire la posizione della tolleranza rispetto alla linea
dello zero, vale a dire almeno uno dei due scostamenti.
La posizione delle tolleranze dipende dalle condizioni di accoppiamento,
che si vogliono ottenere (giuoco o interferenza).
In particolare la lettera H si riferisce a campi di tolleranza dei fori nei quali lo
scostamento inferiore è nullo; la lettera h invece, si riferisce a campi di
tolleranza degli alberi nei quali è nullo lo scostamento superiore.
Le posizioni H ed h si dicono posizioni base
28 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Posizione tolleranza
Grado
di tol.
Scostamento fondamentale
Scostamento inferiore
Scostamento superiore
a
j
k
Valori numerici degli scostamenti fondamentali degli alberi
( da UNI ISO 286/1 Prospetto II)
29 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Gruppo di dimensioni nominali
Per semplicità le tolleranze fondamentali e gli scostamenti fondamentali
non sono calcolati separatamente per ciascuna dimensione nominale, ma
vengono calcolati per gruppi di dimensioni nominali.
I valori delle tollerenaze fondamentali e degli scostamenti fondamentali del
gruppo di dimensioni nominali sono calcolati dalla media geometrica (D)
delle dimensioni estreme (D1 e D2) del gruppo considerato.
Il sistema ISO di tolleranze e di accoppiamenti prevede nella gamma di
dimensioni nominali da 0 a 500 mm, 20 gradi di tolleranze
(IT01,IT0,IT1,..IT18)
E nella gamma di dimensioni da 500 a 3150 mm, 18 gradi di tolleranza
normalizzate (IT1,IT2,…..IT18)
30 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Gruppo di dimensioni nominali
Gli scalamenti sono rappresentati in gruppi principali e gruppi intermedi.
Questi ultimi sono solo utilizzati, in casi particolari, per calcolare le
tolleranze fondamentali e gli scostamenti fondamentali da “a” fino a “c” e da
“r” fino a “zc” per gli alberi e da “A” fino a “C” e da “R” fino a “ZC” per i fori
I valori fondamentali del
gruppo di dimensioni
nominali sono calcolati dalla
media geometrica (D) delle
dimensioni estreme (D1 e
D2) del gruppo considerato.
D  D D
1
2
Nella prima fascia di
dimensioni nominali (inferiore
od uguale a 3 mm) la media
geometrica è calcolata per
convenzione tra 1 e 3 mm,
cioè D = 1,732 mm
31 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
Prospetto IV
(UNI ISO 286/1)
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Calcolo delle tolleranze fondamentali (IT)
Gradi di tolleranze normalizzati da IT01 a IT4
Occorre notare che i valori delle tolleranze fondamentali dei gradi IT01 e
IT0 non fanno parte del corpo delle norme, perché non sono utilizzate nella
pratica. Esse sono tuttavia riportate nel prospetto V della norma UNI ISO
286/1.
Valori numerici (in mm) delle
tolleranze fondamentali dei
gradi di tolleranza IT01 e IT0
Prospetto V
UNI ISO 286/1
32 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Calcolo delle tolleranze fondamentali (IT)
Gradi di tolleranze normalizzati da IT01 a IT4 (per dim. nom. inferiori a 500 mm)
I valori delle tolleranze fondamentali corrispondenti ai gradi IT01, IT0, e IT1
sono calcolati attraverso le seguenti formule, valide per dimensioni nominali
fino a 500 mm:
IT 01  0,3  0,008  D
IT 0  0,5  0,012  D
IT 1  0,8  0,020  D
E’ da rilevare che non sono date formule per i gradi IT2, IT3, IT4. I valori
delle tolleranze corrispondenti sono stati ripartiti approssimativamente in
progressione geometrica tra i valori di IT1 e IT5
33 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Calcolo delle tolleranze fondamentali (IT)
Gradi di tolleranze normalizzati da IT5 a IT18 (per dim. nom. inferiori a 500 mm)
I valori delle tolleranze fondamentali corrispondenti ai gradi che vanno da IT5
a IT18, per dimensioni nominali inferiori o uguali a 500 mm, sono determinati
in funzione dell’unità di tolleranza i.
Tale unità i di tolleranza, in micrometri, viene calcolata dalla seguente
formula:
i  0,45  D  0,001  D
3
Dove D è la media geometrica, in millimetri, delle dimensioni nominali
estreme dello scalamento.
Tale formula è stata stabilita empiricamente dopo diverse esperienze e
tenendo conto che, per uno stesso processo di lavorazione, il rapporto tra
l’ampiezza dell’errore di fabbricazione e la dimensione nominale
corrispondono ad una funzione approssimativamente parabolica.
L’ampiezza della tolleranza fondamentale, viene ottenuta moltiplicando
l’unità di tolleranza i per un opportuno coefficiente dipendente dalla qualità
e che viene riportato nel prospetto VII.
34 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
Ing. Giovanna Fargione
Calcolo delle tolleranze fondamentali (IT)
Gradi di tolleranze normalizzati da IT5 a IT18 (per dim. nom. inferiori a 500 mm)
Occorre rilevare che a partire da IT6, le tolleranze sono moltiplicate per 10
ogni cinque gradi. Tale regola si applica a tutte le tolleranze fondamentali e
può servire per estrapolare i valori dei gradi IT al di sopra di IT18
Prospetto VII – Formule permettenti di ottenere le tolleranze fondamentali
35 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
Ing. Giovanna Fargione
Calcolo delle tolleranze fondamentali (IT)
Gradi di tolleranze normalizzati da IT1 a IT18
(per dim. nom. comprese tra 500 mm e 3150 mm)
I valori delle tolleranze sono determinati, come riportato nel prospetto VII, in
funzione dell’unità di tolleranza l, espressa in micrometri, calcolata in
funzione della media geometrica delle dimensioni nominali estreme degli
scalamenti, mediante la seguente formula:
l  0,004  D  2,1
Prospetto VII – Formule permettenti di ottenere le tolleranze fondamentali
36 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Calcolo degli scostamenti fondamentali
Come già visto si tratta dello scostamento che definisce la posizione della
zona di tolleranza rispetto alla linea dello zero
Si calcola con formule simili a quelle viste per il calcolo delle tolleranze
fondamentali,in funzione della media geometrica delle dimensioni nominali.
Tale formule sono riportate nel prospetto IX della norma UNI ISO 286/1
Per gli alberi le posizioni j e js e per i fori le posizioni J e JS, non presentano
uno scostamento fondamentale.
Per questi casi il valori di scostamento è indipendente dal grado di tolleranza
scelto
37 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Scostamenti fondamentali
ALBERI
Da a ad h:
es scostamento fondamentale
ei = es – IT
Da k ad zc:
ei scostamento fondamentale
es = ei + IT
FORI
Da A ad H:
Ei scostamento fondamentale
Es = Ei + IT
Da K ad ZC:
Es scostamento fondamentale
Ei = Es - IT
38 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Scostamenti fondamentali
Quanto visto non viene applicato agli scostamenti fondamentali js eJS, i
quali prescrivono una ripartizione simmetrica del grado di tolleranza
normalizzato rispetto alla linea dello zero.
Gli scostamenti j e J sono dei gradi di tolleranza normalizzati, rispetto alla
linea dello zero.
39 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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Scostamenti fondamentali
In maniera analoga si riportano alcuni scostamenti fondamentali particolari,
che si hanno per i fori
40 -TOLLERANZE DI LAVORAZIONE
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