Tolleranze dimensionali e tolleranze geometriche, Disegno tecnico

È necessario allora precisare nel disegno i limiti entro i quali sono accettabili le inesattezze dimensionali, e

questo dipende dalla funzione che deve adempiere il pezzo.

Fissare la variazione ammessa tra la dimensione nominale e quella reale, significa accettare che ogni

dimensione prefissata sia contenuta entro due dimensioni limite, la cui differenza, in valore assoluto,

costituisce la tolleranza, cioè l’errore consentito nella costruzione di un pezzo.

È opportuno classificare gli errori in:

• Errori dimensionali: deviazioni delle dimensioni reali da quelle nominali;

• Errori geometrici: deviazioni delle superfici reali da quelle nominali; questi, a sua volta, possono

essere a loro volta suddivisi in:

Errori macrogeometrici: scostamenti delle superfici dalla forma e dalle posizioni

o geometriche ideali;

Errori microgeometrici: provocati dall’azione degli utensili sulla finitura delle superfici

o come ad esempio la rugosità (successione di creste e valli di piccolissime dimensioni).

Quando vari pezzi devono essere connessi tra di loro per formare in meccanismo si possono seguire due

metodi fondamentali:

1. Aggiustaggio, nel caso in cui i pezzi da accoppiare sono adatti una per l’altro al momento del

montaggio. Questo sistema è utilizzato solo nella produzione di pochi pezzi perché richiede

manodopera specializzata, tempi lunghi e, di conseguenza, costi elevati.

2. Intercambiabilità, nel caso in cui i pezzi da accoppiare sono prodotti in quantità prefissate e le

tolleranze di lavorazione sono tali da consentire l’accoppiamento di pezzi scelti a caso nel lotto,

assicurando il corretto funzionamento del meccanismo risultante.

L’attribuzione delle tolleranze rappresenta quindi un elemento fondamentale su cui si basa la produzione in

massa o in serie, e permette la produzione di singoli particolari in luoghi e tempi diversi, l’accoppiamento dei

pezzi finiti senza aggiustaggi e la sostituzione senza difficoltà di un pezzo rotto o deteriorato dall’uso.

T IPI DI ACCOPPIAMENTO

Accoppiamento mobile: la condizione di funzionamento per ottenere un accoppiamento mobile è che il

diametro del foro nel supporto sia sempre maggiore di quello dell’albero.

Ciò si può ottenere prescrivendo diametri nominali diversi ma sempre tenendo conto dei valori massimi e

minimi delle dimensioni reali, oppure prescrivendo uno stesso diametro nominale ed assicurandosi che,

assumendo opportuni valori di dimensioni massime e minime ammissibili, la condizione di foro più grande

dell’albero sia sempre verificata.

Il giuoco risultante può assumere un gran numero di valori numerici in funzione delle effettive dimensioni

assunte dall’albero e dal foro all’interno del proprio campo di tolleranza.

Esistono, però, due valori limiti detti rispettivamente di massimo e minimo giuoco.

Nel primo caso, accoppiando un albero di minimo diametro (9,7mm) con il foro di massimo diametro

(10,3mm) si ottiene il massimo valore della differenza fra i due diametri, cioè 10,3 – 9,7 = 0,6mm.

Nel secondo caso, assegnando all’albero il valore di massimo diametro (10mm) e al foro il valore di minimo

diametro (10,1mm) si ottiene il minimo valore della differenza tra i due diametri, cioè 10,1 – 10 = 0,1mm.

In queste condizioni, sia l’albero che il foro si trovano in una condizione di massimo materiale.

Accoppiamento con interferenza: volendo bloccare la ruota sull’albero, la condizione funzionale è che il foro

sia sempre di dimensione inferiore rispetto all’albero.

Anche in questo caso è possibile individuare, tra tutti i possibili accoppiamenti due configurazioni:

• Configurazione di massima interferenza: accoppiando un albero di 20,3mm ed un foro di 19,7mm si

ottiene il massimo valore della differenza tra i due diametri e quindi, la condizione di massima

interferenza è 20,3 – 19,7 = 0,6mm (albero e foro sono in condizione di massimo materiale).

• Configurazione di minima interferenza: accoppiando un albero di 20mm ed un foro di 19,9mm si

ottiene il minimo valore della differenza tra i due diametri e quindi, la condizione di massima

interferenza è 20 – 19,9 = 0,1mm (albero e foro sono in condizione di minimo materiale).

Accoppiamento incerto: in questo tipo di accoppiamento può verificarsi, nel montaggio, sia il giuoco che

l’interferenza, e per questo è detto incerto.

T OLLERANZE GENERALI

Le dimensioni di un pezzo sono molte e se dovessero essere indicate tolleranze su ogni quota occorrerebbe

molto tempo e la quotatura risulterebbe appesantita.

L’indicazione delle tolleranze sul disegno dovrebbe però essere completa al fine di assicurare che le

caratteristiche dimensionali e geometriche di tutti gli elementi siano definite senza informazioni sottintese o

lasciate al giudizio personale.

I valori delle tolleranze devono ovviamente tener conto delle dimensioni nominali e per comodità di scelte

progettuali e di controllo si preferisce considerare le dimensioni nominali non secondo una loro variazione

continua, ma suddivise in gruppi dimensionali e stabilire delle classi di tolleranza che tengono conto della

precisione di lavorazione.

La norma UNI EN 22768/1 stabilisce le tolleranze generali per le dimensioni lineari ed angolari e prevede

quattro classi di tolleranza:

• f (fine)

• m (media)

• c (grossolana)

• v (molto grossolana)

Gli scostamenti per quote senza indicazione di tolleranza variano quindi secondo i gruppi di dimensioni e in

funzione delle diverse classi di tolleranza.

Esistono delle tabelle che riportano i valori di tolleranza per le dimensioni lineari, per smussi e raccordi e per

dimensioni angolari.

Se si usano le tolleranze secondo queste tabelle, si deve riportare sul foglio da disegno l’indicazione ISO

2768 e la classe di tolleranza (ad esempio: ISO 28768 – m).

L’indicazione delle tolleranze sulle singole dimensioni è quindi sostituita e riassunta in una sola indicazione

generale.

L’applicazione delle tolleranze generali comporta i seguenti vantaggi:

• I disegni sono di più facile lettura ed interpretazione;

• Il progettista risparmia tempo evitando calcoli dettagliati di tolleranza;

• Il disegno evidenzia quali elementi possono essere prodotti con il consueto grado di precisione del

processo;

• I restanti elementi, oggetto di tolleranze specifiche, richiedono tolleranze relativamente ristrette e

quindi necessitano di maggiore attenzione durante la produzione, ad esempio le Tolleranze ISO.

L “ ISO”

E TOLLERANZE

Le tolleranze generali prevedono indicazioni di scostamenti dell’ordine dei decimi di millimetro su

dimensioni di un centinaio di millimetri e risultano valide per pezzi che non presentano esigenze di

un’elevata precisione negli accoppiamenti.

Per queste esigenze sono state codificate a livello internazionale le tolleranze di riferimento, note nella

pratica come tolleranze ISO.

Nel sistema ISO di tolleranze, per poter soddisfare tutte le necessità sia per i pezzi isolati sia per gli

accoppiamenti, è previsto per ogni dimensione nominale un totale di 20 gradi di tolleranze normalizzate

che definiscono l’ampiezza della zona di tolleranza e quindi la qualità o la precisione della lavorazione.

Di questi 20 gradi, 18 (da IT1 fino a IT18) sono di uso generale, e due gradi (IT0 e IT01) vengono utilizzati

in casi particolari.

Inoltre è prevista una gamma di scostamenti (scostamenti fondamentali) che definiscono la posizione della

zona di tolleranza rispetto alla linea dello zero.

La posizione della zona di tolleranza viene designata con una o più lettere maiuscole per i fori (da A fino a

ZC) e da una o più lettere minuscole per gli alberi (da a fino a zc).

Per i fori, le posizioni da A ad H esclusa, sono individuate dagli scostamenti inferiori Ei, mentre per le

posizioni da K a ZC gli scostamenti fondamentali sono quelli superiori; la posizione H è quella in cui lo

scostamento fondamentale inferiore è nullo.

Per gli alberi, le posizioni da a ad h esclusa, sono individuate dagli scostamenti superiori ei, mentre per le

posizioni da k a zc gli scostamenti fondamentali sono quelli inferiori; la posizione h è quella in cui lo

scostamento fondamentale superiore è nullo.

I NDICAZIONE DELLE QUOTE CON TOLLERANZA

La designazione di una tolleranza è fatta mediante la dimensione nominale (ad esempio Ø30), una o due

lettere che indicano la posizione della zona di tolleranza rispetto alla linea dello zero (ad esempio h) e una o

due cifre che indicano il grado di tolleranza normalizzato (ad esempio 7); unendo tutto si avrà, ad esempio,

l’indicazione Ø30 h7. Tolleranze geometriche

G ENERALITÀ

Il problema delle tolleranze riguarda non solo le dimensioni, ma anche la forma, infatti le superfici reali si

possono scostare, più o meno sensibilmente, sia dalla forma geometrica esatta prevista, sia da posizioni

prestabilite rispetto ad altre assunte come riferimento.

Appare quindi evidente che, nel prescrivere gli errori accettabili nella costruzione di un pezzo, devono essere

valutate, alla luce delle esigenze funzionali, dimensioni e forma.

Quest’ultime rappresentano le tolleranze geometriche.

Le tolleranze, sia geometriche che dimensionali, sono quindi parte essenziale della progettazione fin dalle

fasi iniziali e non un accessorio da aggiungere a disegno ultimato.

La normativa attuale sull’uso delle tolleranze geometriche è la UNI 7226, che coincide con la ISO 1101;

negli Stati Uniti viene seguita la norma ANSI/ASME Y14,5.

Il metodo delle tolleranze geometriche trova origine in Gran Bretagna negli anni successivi alla II Guerra

Mondiale, mentre in Italia, solo qualche decennio fa, comparivano i primi accenni sull’argomento.

C LASSIFICAZIONE DELLE TOLLERANZE GEOMETRICHE

Nell’esecuzione di un pezzo si può incorrere in errori dimensionali e in errori di forma, ma tra due elementi

del pezzo può anche verificarsi un errore di orientamento o di posizione.

Le tolleranze geometriche si possono, quindi, suddividere in quattro categorie:

• Tolleranze di forma: stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o una singolarità della

forma ideale indicata nel disegno; la forma di un elemento isolato è corretta quando la distanza di

ciascuno dei suoi punti da una superficie di forma geometrica ideale è uguale o minore della

tolleranza data.

• Tolleranze di orientamento: stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o di singolarità

rispetto a d uno o più elementi assunti come riferimento che può essere un elemento esistente nel

pezzo o uno o più punti scelti in modo da costituire un riferimento temporaneo.

• Tolleranze di posizione: stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o una singolarit&a