Guida alla tabella delle tolleranze metriche: gradi ISO 286 IT, accoppiamenti e sedi dei cuscinetti

Un ispettore microfona un'asta da 30 mm a 30,018 mm. Il disegno richiede 30 mm nominali e la domanda sul banco è se la parte viene spedita o finisce nel contenitore degli scarti. Una tabella di tolleranza metrica risponde a questa domanda in pochi secondi, ma solo quando le vengono forniti tre input nell’ordine giusto: la fascia di dimensione nominale, la lettera di deviazione fondamentale e il grado di tolleranza. Sbagliando uno di questi, un albero perfettamente utilizzabile verrà scartato mentre un giunto veramente allentato raggiunge ancora l'assemblaggio. La tabella non è complicata. La sua lettura è dove le cose vanno male.

Prima la risposta breve. Ogni valore in una tabella di tolleranza metrica è una larghezza di banda in micron, non una cifra più o meno in millimetri. A un foro IT7 da 30 mm sono consentiti 21 micron di variazione dimensionale, ovvero 0,021 mm. Trattare quei 21 come millimetri, o dimezzarli in più o meno 10,5 micron, sono i due errori che vediamo più spesso nei rapporti di ispezione in arrivo.

I tre input dietro ogni tabella di tolleranza metrica

La norma ISO 286 definisce il sistema. La Parte 1 stabilisce i gradi di tolleranza e la Parte 2 elenca gli scostamenti limite per alberi e fori fino a 3150 mm. ANSI B4.1 copre l'equivalente in pollici utilizzando i millesimi di pollice, quindi un disegno che cita entrambi i sistemi nella stessa nota non sarà d'accordo con se stesso. Scegline uno e resta con esso attraverso tutta la catena della tolleranza.

La dimensione nominale è il primo input. I valori di tolleranza aumentano nelle bande e i confini delle bande contano più di quanto la maggior parte delle persone si aspetti. Un elemento da 30 mm appartiene alla gamma da oltre 18 fino a 30 mm, mentre un elemento da 30,5 mm è già passato alla gamma da oltre 30 fino a 50 mm, dove la variazione consentita è più ampia.

La lettera è il secondo input. Le lettere minuscole descrivono gli alberi, le lettere maiuscole descrivono i fori. La lettera fissa dove si trova la zona di tolleranza rispetto alla linea zero, che è la dimensione nominale stessa, e quella posizione decide se il giunto si libera o fa presa.

Il voto è il terzo input. I voti IT vanno da IT1 a IT18 e maggiore è il numero, più ampia è la fascia.

Ora leggi un caso reale. Un foro da 30 mm fino a H7 si trova nella fascia da 18 a 30 mm. H è un foro con la deviazione inferiore pari a zero, quindi il foro può misurare da 30.000 a 30.021 mm. Un albero accoppiato a k6 nella stessa fascia va da 30,002 a 30,015 mm. Il giunto è un raccordo di transizione con un massimo di 19 micron di spazio o 15 micron di interferenza, e questa è la storia completa della coppia.

Voti IT: cosa comporta effettivamente ogni passaggio

Ciascun gradino della serie di qualità è circa 1,6 volte più largo di quello superiore, il che significa che la precisione diventa rapidamente costosa. Su un foro da 50 mm, IT8 consente 39 micron e generalmente viene realizzato da un tornio o da un centro di lavoro decente. IT6 consente 16 micron e normalmente significa rettifica, spesso con un dispositivo e un passaggio di ispezione aggiuntivo.

L'abbinamento della qualità al lavoro mantiene i costi sotto controllo. IT5 e IT6 appartengono a campioni di misura, perni di banco e sedi di cuscinetti di precisione. IT7 copre la maggior parte degli alloggiamenti dei cuscinetti, dei fori della scatola del cambio e dei fori idraulici. IT8 è adatto agli adattamenti a pressione che devono solo rimanere serrati, mentre da IT9 a IT11 sono accettabili per individuare elementi che non trasportano mai carico.

Un controllo che previene discussioni successive: aggiungere le tolleranze dei due componenti all'incertezza di misura e confrontare il totale con la finestra di gioco di cui il giunto ha effettivamente bisogno. Se la somma è maggiore della finestra, nessun piano di ispezione salverà il progetto.

Adattamenti per albero e foro: leggere correttamente le lettere

Le deviazioni dell'albero da a a g si trovano sotto la linea dello zero, quindi liberano sempre il foro corrispondente. La lettera h pone la deviazione superiore a zero, quindi l'albero non è mai più grande del nominale. Le lettere j e k e m e n formano zone di transizione e da p a zc si trovano sopra la linea dello zero come interferenza. I fori seguono la stessa logica in maiuscolo e il modello rispecchia: da A a G libero, H si trova al valore nominale o sopra, transizione da J a N, interferenza da P a ZC.

La base del foro, scritta con la H maiuscola, è l'impostazione predefinita nella maggior parte dei progetti di macchine perché un foro alesato o annoiato è più facile da mantenere e un albero può essere rettificato per adattarlo. La base dell'albero, con una h minuscola, viene visualizzata quando l'albero finito o un albero acquistato deve accoppiarsi con diversi fori diversi.

Dal tavolo alla sede del cuscinetto

La regola che decide la maggior parte degli accoppiamenti dei cuscinetti è la direzione del carico. Se il carico ruota rispetto all'anello interno, l'anello interno necessita di interferenza sull'albero e l'anello esterno deve alloggiare con un piccolo gioco nell'alloggiamento. Se l'anello esterno sostiene il carico rotante, come nel mozzo di una ruota, i numeri si scambiano e l'alloggiamento subisce l'interferenza.

In pratica, un albero in k5 o k6 copre carichi normali, mentre m5 o m6 è adatto a carichi più pesanti. Un anello esterno fisso solitamente scorre in un alloggiamento H7 o J7. Una volta che l'anello esterno ruota, K7 o M7 diventa il punto di partenza più sicuro e il foro viene spesso rifinito mediante rettifica dopo l'assemblaggio dell'alloggiamento per mantenere sotto controllo la rotondità. La selezione del modello merita la stessa cura della vestibilità stessa, e questa guida continua selezione del modello di cuscinetto esamina le domande sul carico e sulla velocità che precedono la chiamata alla tolleranza.

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Anche il materiale dell’alloggiamento cambia la risposta. L'alluminio si espande a circa 23 micron per metro per grado Celsius contro gli 11-12 dell'acciaio, quindi un case in alluminio che è corretto sul banco può perdere aderenza alla temperatura di esercizio. In queste applicazioni l'accoppiamento iniziale deve essere più stretto oppure l'alloggiamento necessita di un inserto in acciaio.

Adattamento, gioco e precarico: cosa non mostra la tabella

Un accoppiamento con interferenza sottrae parte del gioco interno del cuscinetto. Come regola di lavoro, circa il 70-80% dell'interferenza diametrale si trasforma in un gioco interno radiale ridotto, e la quota aumenta su anelli a pareti sottili e alberi cavi. Una sede k6 su un foro di 30 mm può quindi consumare da 10 a 12 micron di spazio prima che la macchina entri in funzione.

Gruppi ISO 5753 come CN e C3 esistono proprio per questo motivo. Il gruppo di gioco deve essere scelto dopo aver calcolato l'accoppiamento, non prima, poiché un cuscinetto che inizia dal limite inferiore del CN ​​e perde 11 micron a causa dell'accoppiamento potrebbe finire precaricato e surriscaldarsi. Anche le disposizioni precaricate meritano una fase di verifica, solitamente un controllo della coppia sull'albero assemblato o una misurazione dell'aumento di temperatura durante un breve rodaggio.

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Quando si prevede che l'assemblaggio funzioni a velocità elevata, l'adattamento influisce anche sul rumore. Una sede troppo allentata lascia scivolare l'anello e lo scorrimento si manifesta come un rimbombo a bassa frequenza molto prima che si manifesti qualsiasi usura visibile.

Dove finisce il tavolo e inizia la parte

La temperatura è il primo punto cieco. L'acciaio cresce di circa 11,5 micron al metro per ogni grado Celsius. Un foro in acciaio da 100 mm misurato a 30 gradi Celsius invece dei 20 gradi di riferimento è circa 11,5 micron più grande della sua dimensione certificata, e nella fascia da 80 a 120 mm una tolleranza IT7 è ampia solo 35 micron, quindi la deriva da sola consuma un terzo del margine.

L’incertezza di misura è la seconda. Un buon micrometro manuale mantiene più o meno 2 micron su una parte controllata da un operatore esperto e, una volta aggiunti la calibrazione del misuratore, la temperatura della parte e la tecnica, da 4 a 6 micron è una cifra realistica. Quel numero deve trovarsi all’interno della fascia di tolleranza, non accanto ad essa.

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La geometria è la terza. Le tabelle delle dimensioni non dicono nulla sulla rotondità, cilindricità, conicità o finitura superficiale. Un foro a tre lobi può superare un controllo micrometrico a due punti e produrre comunque un adattamento che fa rumore o si blocca. Gli accoppiamenti a pressione generalmente richiedono una finitura superficiale inferiore a circa 0,4 micron Ra, perché una superficie più ruvida si taglia durante l'assemblaggio e restituisce silenziosamente parte dell'interferenza calcolata.

Un controllo pratico prima di approvare un'idoneità

1. Confermare la banda nominale, lo standard e il sistema di unità su entrambi i disegni prima di confrontare qualsiasi numero.
2. Converti il ​​valore della tabella da micron a millimetri e scrivi i limiti effettivi sul disegno, non solo il codice della classe.
3. Individuare se il carico ruota con l'anello interno o con l'anello esterno e verificare che l'interferenza sia sull'anello caricato.
4. Sottrarre la perdita di gioco prevista dal gioco interno richiesto, quindi verificare che il gruppo di gioco sia ancora adatto all'applicazione.
5. Immergere la parte alla temperatura di riferimento e verificare l'attrezzatura di misurazione, inclusa la calibrazione, prima di accettare o rifiutare.
6. Ispezionare la forma e terminare separatamente. La taglia da sola non descrive la vestibilità.

Niente di tutto ciò rende inaffidabile la tabella delle tolleranze metriche. Significa semplicemente che la tabella fornisce la fascia dimensionale e tutto il resto relativo al giunto deriva dalla direzione del carico, dalla temperatura, dalla perdita di gioco e dalla geometria. Costruiamo Cuscinetti a sfere a contatto obliquo a doppia corona di alta precisione e bassa rumorosità e cuscinetti a gola profonda rispetto alle stesse norme ISO 286, e la catena di tolleranza viene nuovamente controllata al momento dell'assemblaggio anziché solo sul tavolo da disegno. Quando l'accoppiamento è fondamentale, costruire un giunto, misurare la forza di assemblaggio e lasciare che la parte confermi quanto previsto dalla tabella.