Tolerancje geometryczne według norm ISO – czym są tolerancje kształtu

Tolerancje geometryczne ISO 1101 – symbole, rysunek techniczny i typy tolerancji

W normie ISO 1101 szczegółowo zostały opisane tolerancje geometryczne, które mają ogromne znaczenie we współrzędnościowej technice pomiarowej. Wartości tolerancji, które mieszczą się w granicach akceptowalności, pozwalają na wykreowanie jednolitej geometrii danego wyrobu na podstawie danych zawartych w rysunku technicznym.

Na rysunku technicznym umieszcza się symbole tolerancji geometrycznych, które pozwalają inżynierom i operatorom maszyn odpowiednio wymiarować komponenty. Wyróżnia się: tolerancje kształtu, położenia, kierunku oraz bicia. W tym artykule skupimy się na pierwszej grupie, ale opiszemy też pozostałe typy tolerancji geometrycznych, takie jak tolerancje kierunku, tolerancji położenia i bicia.

Tolerancje kształtu – podstawowe informacje

Jak we współrzędnościowej technice pomiarowej rozumie się pojęcie „tolerancja kształtu”? Określić ją można jako ramę, w której mieszczą się odstępstwa rzeczywistego kształtu obiektu od jego geometrycznego i nominalnego kształtu. Strefa tolerancji jest ograniczona do określonego obszaru zgodnego z projektem.

Rysunek 1. przedstawia zestawienie tolerancji kształtu. Są to: prostoliniowość, płaskość, okrągłość, walcowość, profil linii oraz profil powierzchni.

Prostoliniowość

Tolerancja prostoliniowości określa, że strefa tolerancji wyznaczona jest przez dwie proste równoległe odległe od siebie o wartość tolerancji t na płaszczyźnie zawierającej oś walca. Tę zależność dobrze ilustruje poniższy rysunek.

Pole tolerancji może być również opisane przez walec o średnicy t (rys.3).

Poniższy przykład (rys.4) pokazuje, że każda linia zaobserwowana przekroju wzdłużnego powierzchni walcowej powinna zawierać się między dwiema równoległymi prostymi odległymi od siebie o 0,01.

Płaskość

Pole tolerancji ograniczone jest przez dwie płaszczyzny równoległe odległe od siebie o t. Odchyłka płaskości zaprezentowana została na rysunku 5.

Na rysunku 6. widzimy przykład tolerancji płaskości. Powierzchnia zaobserwowana powinna zawierać się między dwiema płaszczyznami równoległymi odległymi od siebie o 0,08.

Okrągłość

Ten warunek wskazuje, że pole tolerancji określone jest przez dwa okręgi współśrodkowe, których różnica promienia wynosi t.

Symbole zaprezentowane na rysunku 8 interpretuje się w następujący sposób: linia obwodowa zaobserwowana w każdym przekroju poprzecznym powierzchni walcowej powinna zawierać się między dwoma leżącymi na jednej płaszczyźnie okręgami o wspólnym środku, między którymi różnica promieni wynosi 0,03.

Walcowość

Tolerancja walcowości to określenie, że powierzchnia walca powinna zawierać się między dwoma walcami współosiowymi, pomiędzy którymi występuje różnica promieni równa wartości t.

Rysunek 10. to przykład tolerancji walcowości. Powierzchnia walcowa zaobserwowana powinna zawierać się między dwoma walcami współosiowymi o różnicy promieni 0,1.

Tolerancja profilu linii i profilu powierzchni

W specyfikacjach tolerowania geometrycznego znajdują się również:

1. Tolerancja profilu linii – w tym przypadku pole tolerancji ustalone jest przez dwie linie będące obwiedniami okręgów o średnicy t, których środki położone są na linii o kształcie geometrycznym teoretycznie dokładnym względem płaszczyzny stanowiącej bazę A i płaszczyzny będącej bazą B.
   
   

   • Jak odczytać parametry na poniższym schemacie (rys.12)? W każdym przekroju równoległym do płaszczyzny stanowiącej bazę A, co wyspecyfikowano za pomocą oznaczenia płaszczyzny przekroju, linia profilu zaobserwowanego powinna zawierać się między dwiema liniami równoległymi będącymi obwiedniami okręgów o średnicy 0,04, których środki położone są na linii o kształcie geometrycznym względem płaszczyzny – bazy A i płaszczyzny – bazy
     
     
     
     

2. Tolerancja profilu powierzchni – powierzchnia musi mieścić się pomiędzy dwoma obwiedniami sfer, które są odniesione do geometrycznego modelu idealnego.
   
   
   

   • Przykład tolerancji profilu powierzchni (rys. 14) mówi, że powierzchnia zaobserwowana powinna znajdować się między dwoma powierzchniami równoległymi będącymi obwiedniami sfer o średnicy 0,02, których środki położone są na powierzchni o kształcie geometrycznym teoretycznie dokładnym.
     
     
     

Tolerancje kierunku, położenia i bicia według ISO 1101

Poza tolerancją kształtu, istotne są również tolerancje kierunku – specyfikacje te kontrolują odchyłki geometryczne względem ustalonych osi i płaszczyzn bazowych. Przykładami są:

• Równoległość – odnosi się do tego, jak powierzchnia lub linia elementu są ułożone równolegle do powierzchni lub linii odniesienia (bazy).

• Prostopadłość – określa, w jakim stopniu powierzchnia lub linia elementu są prostopadłe do powierzchni lub linii odniesienia.

• Nachylenie – odnosi się do tego, jak powierzchnia lub linia elementu są nachylone pod określonym kątem do powierzchni lub linii odniesienia. Linia środkowa powinna znajdować się w obrębie walca, nachylonego pod teoretycznie dokładnym kątem, np. 60°.
  

• Profil linii i profil powierzchni – podobnie jak w przypadku tolerancji kształtu.

Kolejną specyfikacją jest tolerancja położenia. Jest to rodzaj tolerancji geometrycznej, który zawsze wymaga odniesienia do bazy, aby precyzyjnie określić, gdzie element powinien się znajdować. W jej przypadku też mamy do czynienia z kilkoma parametrami.

• • Pozycja – odnosi się do dokładności umiejscowienia elementu względem bazy. Jest to najczęściej stosowana tolerancja położenia, która wymaga, aby element znajdował się w określonym miejscu w stosunku do płaszczyzny lub linii odniesienia.

  • Współosiowość – kontroluje, czy osie dwóch walców są dokładnie współosiowe, czyli ich środki leżą na tej samej osi. Wymaga to, aby osie nie miały żadnego odchylenia względem siebie.

  • Koncentryczność – odnosi się do precyzyjnego umiejscowienia osi dwóch walców tak, aby były koncentryczne, czyli ich osie środkowe pokrywały się. Różni się od współosiowości tym, że bazą jest punkt środkowy (płaszczyzna środkowa).

  • Symetria – kontroluje, jak dokładnie element jest symetryczny względem bazy, zazwyczaj płaszczyzny odniesienia. Oznacza to, że części elementu po obu stronach bazy powinny być lustrzanym odbiciem.

  • Profil linii i profil powierzchni – podobnie jak w przypadku tolerancji kształtu.

Wśród tolerancji geometrycznych względem norm ISO 1101 jest też tolerancja bicia. Odnosi się do odchyleń elementów obracających się względem osi odniesienia. To ona dba o precyzję obrotowych części mechanicznych. Tolerancje bicia obejmują dwa główne rodzaje.

• Bicie obwodowe – mierzy odchylenie powierzchni zewnętrznej obracającego się elementu względem jego osi odniesienia, w kierunku promieniowym. Gdy element obraca się, każdy punkt na jego powierzchni zewnętrznej powinien znajdować się w obrębie tego walca.

• Bicie całkowite – kontroluje odchylenie całej powierzchni obracającego się elementu względem jego osi odniesienia, uwzględniając zarówno odchylenia promieniowe, jak i osiowe. Bicie całkowite łączy kontrolę bicia promieniowego i osiowego. Gdy element obraca się, każda jego powierzchnia powinna znajdować się w obrębie tego pola.

Podsumowanie

Jak widzisz, tolerancje geometryczne określają dopuszczalne błędy dotyczące kształtu, orientacji, położenia i bicia elementów. W praktyce oznacza to, że geometryczne specyfikacje wyrobów dotyczą relacji między kształtem, rozmiarem i położeniem części, podczas gdy tolerancja określa, jaki maksymalny błąd jest akceptowalny. Tolerancja geometryczna precyzuje, jak bardzo element może odbiegać od idealnych wymagań dotyczących jego kształtu i położenia, a jednocześnie zachowuje zgodność z projektowanymi normami.