Tipi di accoppiamento e tolleranze – Panoramica

Tolleranze e accoppiamenti sono fondamentali nel settore manifatturiero. In senso tecnico le tolleranze definiscono una deviazione ammissibile da una proprietà definita, come una dimensione nominale. Assicurano che i prodotti e i componenti soddisfino gli standard di qualità richiesti.

Accoppiamenti e tolleranze

L’ingegneria di produzione e progettazione differenzia le tolleranze in tolleranze dimensionali, tolleranze di forma e tolleranze di posizione. Le tolleranze dimensionali definiscono la deviazione ammissibile di un componente da una dimensione prevista (dimensione nominale) per un limite superiore massimo ammissibile e un limite inferiore massimo ammissibile. Ogni componente è prodotto con una certa tolleranza. Se due componenti devono essere combinati tra loro, i campi di tolleranza di entrambi i componenti interagiscono. La connessione tra due o più elementi di progettazione è chiamata accoppiamento. Ad esempio, un accoppiamento circolare è il collegamento tra albero e foro, che sono abbinati tramite dimensionamento, dimensioni e tolleranze. L’accoppiamento si riferisce al punto di contatto meccanico in corrispondenza del quale interagiscono gli elementi.

Tipi di accoppiamento

Esistono i tipi di accoppiamento seguenti:

• Accoppiamento mobile
• Accoppiamento con interferenza
• Accoppiamento con gioco entro i limiti di tolleranza

Accoppiamento mobile

Gli accoppiamenti mobili sono accoppiamenti in conformità a DIN-EN-ISO 286, in cui la dimensione minima del foro è maggiore o uguale (nel caso limite) alla dimensione massima dell’albero (c). Ciò crea sempre un gioco quando si assemblano l’alesaggio e l’albero. In alcuni casi può essere necessario un accoppiamento mobile per tenere conto delle condizioni di espansione termica, montaggio o funzionamento. Nelle applicazioni con cuscinetti, per esempio, un accoppiamento mobile ha sempre come risultato la libertà di movimento degli elementi rotanti o delle superfici di scorrimento nei cuscinetti. Esempi sono:

• H8/d9 - molto spazio libero, presenza di un divario
• H7/g6 - spazio libero ridotto, divario ristretto

Accoppiamento con interferenza

Gli accoppiamenti con interferenza, chiamati anche raccordi a pressare, sono un metodo di montaggio utilizzato nei progetti di ingegneria meccanica. Un componente è fabbricato intenzionalmente con un sovradimensionamento in modo che si accoppi strettamente alla dimensione di base del componente di accoppiamento.

Questo raccordo a pressare realizza un collegamento fisso e permanente tra un albero e un foro. L’unione è possibile solo con una forza elevata e, se necessario, con un riscaldamento aggiuntivo. Un esempio è l’accoppiamento H7/p6, unito sotto pressione.

Accoppiamento con gioco entro i limiti di tolleranza

Gli adattamenti con gioco entro i limiti di tolleranza sono una variante intermedia tra l’accoppiamento mobile e l’accoppiamento sovradimensionato. Ciò significa che si ottiene un accoppiamento mobile o un montaggio a pressione a seconda di dove si trovano le misurazioni effettive nel campo di tolleranza. Gli accoppiamenti con gioco entro i limiti di tolleranza non possono più essere uniti manualmente, ma possono essere uniti ad es. sotto una leggera pressione (martello). Un esempio è H7/n6.

Sistemi di accoppiamento

I sistemi di accoppiamento sono stati introdotti per ridurre il numero di tolleranze e per rendere più pratico l’uso delle tolleranze nella produzione.

Foro di base

Poiché è più facile produrre il diametro esterno rispetto al diametro interno, il principio del foro di base viene applicato spesso per la sua semplicità e convenienza economica. Il foro è realizzato sempre con lo stesso strumento e con le stesse tolleranze in conformità al sistema delle tolleranze ISO. DIN EN ISO 286-1 e DIN EN ISO 286-2 forniscono standard di tolleranza internazionali per dimensioni e accoppiamenti per garantire che i componenti siano prodotti in modo preciso e soddisfino gli standard di qualità. Il diametro del foro è tollerato in conformità al sistema di tolleranze ISO, in cui all’albero corrispondente viene assegnata una qualsiasi posizione nel campo di tolleranza. I fori di base sono contrassegnati con lettere maiuscole, come H7.

Albero di base

Per il sistema di base dell’albero la tolleranza si riferisce all’albero. La tolleranza viene determinata in conformità al sistema di tolleranza ISO all’interno di un campo h. Anche l’albero di base è definito nella norma DIN EN ISO 286-1. La tolleranza associata viene spostata nel foro. Gli alberi di base sono specificati con lettere minuscole, ad es. h7.

Gli alberi di base sono meno comuni, ma sono utilizzati, per esempio, su trasmissioni con alberi lunghi o quando è specificato un albero corrispondente che è anche l’elemento guida.

Ulteriori informazioni sulle tolleranze dimensionali sono disponibili nel blog Fondamenti delle tolleranze dimensionali e la selezione degli accoppiamenti.

Varie tolleranze

Le tolleranze sono deviazioni ammissibili dalle caratteristiche di un componente tecnico o di un gruppo funzionale; all’interno di tali tolleranze viene garantita l’affidabilità funzionale del componente o del gruppo funzionale. Le tolleranze geometriche, relative a dimensioni, forme, posizioni, ondulazioni e rugosità, sono particolarmente importanti per il processo di progettazione.

Ma perché sono necessarie le tolleranze? I componenti sono mostrati in scala sui disegni tecnici. Teoricamente le dimensioni nominali possono essere lette qui. Tuttavia le tolleranze devono essere incluse perché in realtà ci saranno sempre deviazioni dalle dimensioni nominali quando i componenti vengono fabbricati (non è possibile ottenere una precisione di produzione del 100%). Queste sono determinate generalmente su base specifica della funzione, vale a dire che l’uso futuro, le condizioni ambientali e il collegamento ad altri componenti (catene di tolleranza) sono già presi in considerazione nella progettazione. Quando si specificano le tolleranze, è possibile specificare i campi di tolleranza oppure specificare direttamente le deviazioni (dimensioni) ammissibili. Per le tolleranze di forma e di posizione i parametri tollerati sono determinati dai simboli corrispondenti in conformità allo standard.

Gli standard applicabili per le tolleranze (aggiornati al 4/2024) sono, ad esempio:

• DIN ISO 2768-1 e DIN EN ISO 22081: Normative sulle tolleranze generali
• DIN EN ISO 1101: Normative sulle tolleranze di forma e di posizione
• DIN EN ISO 5459: Normative sui riferimenti e sui sistemi di riferimento
• DIN EN ISO 8015: Determinazione e specificazione delle tolleranze

Tolleranze generali

Le tolleranze generali si applicano a tutte le dimensioni per le quali non è specificata esplicitamente una tolleranza. DIN ISO 2768-1 regola le tolleranze generali per le lunghezze e le dimensioni degli angoli, DIN EN ISO 22081 per le tolleranze di forma e di posizione. Un esempio di richiamo su un disegno tecnico può essere, ad esempio: ISO 2768-mf.

Ad esempio, esistono le classi di precisione seguenti per le dimensioni di lunghezza e d’angolo:

• f (fine), utilizzata ad es. nell’ingegneria di precisione
• m (media), classificazione tipica dell’officina
• c (grossolana), usata ad es. per le fusioni
• v (molto grossolana), utilizzata ad es. per la lavorazione grossolana del legno

Tolleranze di fabbricazione

Nella produzione le tolleranze consentono ai componenti di essere intercambiabili, a condizione che siano stati prodotti entro le stesse tolleranze. Questo va di pari passo con l’indipendenza del produttore. Le tolleranze di fabbricazione costituiscono la base per la produzione di massa.   A seconda dell’applicazione può essere utile che la progettazione faccia riferimento alla dimensione limite superiore o inferiore. Di conseguenza, quando è necessaria una rilavorazione, le regolazioni possono essere effettuate di conseguenza verso l’alto o verso il basso senza correre il rischio di uscire dalle tolleranze di fabbricazione. Per esempio, ha senso fare riferimento alla dimensione limite inferiore sui fori e, per esempio, fare riferimento alla dimensione limite superiore sugli alberi.

Tolleranze dimensionali

Le tolleranze dimensionali sono specifiche dimensionali, ad es. da parte del progettista, che devono essere osservate per garantire che il progetto funzioni, ad es. 110 mm (-5 mm, +10 mm). Le tolleranze indicano le deviazioni massime consentite (in alto/in basso) dal valore nominale. Può trattarsi di specifiche percentuali o deviazioni massime.

La tolleranza dimensionale superiore o inferiore viene calcolata dalla differenza tra la dimensione massima consentita (dimensione limite superiore, dimensione massima) e la dimensione più piccola (dimensione limite inferiore, dimensione minima). Il campo di tolleranza rientra in questi limiti. Maggiore è la precisione specificata dalla tolleranza, più costoso diventa il processo di produzione. Di conseguenza le tolleranze generalmente non devono essere selezionate troppo strette.

Tolleranze dei cuscinetti a sfere

La specifica della classe di tolleranza può essere utilizzata come semplice calibro per la precisione di rotolamento di un cuscinetto volvente (ad es. cuscinetto radiale, cuscinetto assiale). In qualità di produttore giapponese, MISUMI fornisce i propri prodotti in classi di tolleranza in conformità allo standard giapponese JIS B0401. Nella gamma degli standard DIN o ISO lo standard JIS B 1514 copre gli standard ISO 492, ISO 199 e DIN 620 per i tipi di cuscinetto corrispondenti. La precisione del cuscinetto può essere selezionata, ad esempio, nelle classi di tolleranza 2 (P2), 4 (P4), 5 (P5), 6 (P6) e 0 (P0) in conformità a JIS B 1514 (le specifiche mostrate tra parentesi sono in conformità alla norma DIN 620). La classe 2 dei cuscinetti (P2) si riferisce ai cuscinetti di qualità più elevata e ai cuscinetti più convenienti con tolleranze maggiori che raggiungono la classe 0 (P0).