Tolleranza (ingegneria): differenze tra le versioni

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{{F|ingegneria|febbraio 2024}}

La '''tolleranza''' nelle apparecchiature meccaniche è lo scostamento ritenuto accettabile tra le dimensioni di progettazione di un componente e le dimensioni reali dello stesso ai fini del suo corretto funzionamento in relazione con altro pezzo, ossia in '''accoppiamento dimensionale'''.

{{W|ingegneria|maggio 2023}}

Con '''tolleranza''' si intende il limite o i limiti accettabili delle variazioni di una [[dimensione]] fisica, una [[proprietà fisica]] di un oggetto [[Attività manifatturiera|manufatto]], di un sistema, o di un servizio o altri valori misurati quali [[temperatura]], [[umidità]] o [[tempo]].

Le dimensioni, proprietà, o le condizioni, durante la procedura di [[misurazione]], possono variare entro certi limiti senza interferire considerevolmente con gli strumenti, con il [[misurando]] o il sistema di misurazione.

La tolleranza è specificata per permettere all'operatore di stabilire una misura con un relativo [[intervallo di fiducia]], anche in presenza di imperfezioni e variabili dovute a [[grandezze di influenza]], senza che la misura sia compromessa.

La '''tolleranza''' nelle apparecchiature meccaniche è lo scostamento ritenuto accettabile tra le dimensioni di progettazione di un componente e le dimensioni reali dello stesso ai fini del suo corretto funzionamento in relazione con altro pezzo, ossia in '''accoppiamento dimensionale'''. per esempio in un pezzo che dovrà essere di 10 mm le tolleranze sono di +0,10 e -0,10

== Notizie storiche ==

Nel [[1903]] la ditta [[Loewe (elettronica)|Loewe]] di [[Berlino]], per ridurre i pezzi di scarto dopo le lavorazioni alle [[macchina utensile|macchine utensili]], {{Chiarire|creò un proprio sistema di tolleranze dimensionali di lavorazione con addirittura iuna specifica famiglia di accessori, detti calibri differenziali per il controllo dei pezzi.|Comprensibile, forse, solo a chi sa già cosa significhi ..stessi.}} Questo sistema si estese ben presto anche ad altre fabbriche tedesche, e costituì il punto di partenza per il sistema di tolleranze in [[Germania]]. In [[Italia]], invece, toccò attendere il [[1926]], anno in cui la [[UNIM]],Ente avevanazionale laitaliano mogliedi rumesaunificazione|UNIM (ora dasda telkaUNI)]], prendendo spunto dal sistema tedesco, propose un sistema di tolleranze che fu completato e aggiornato dalla [[Ente nazionale italiano di unificazione|UNI]] prima e dalla [[ISO]] a livello internazionale dopo la [[seconda guerra mondiale]].

== Introduzione ==

Non è possibile produrre alcun oggetto meccanico con l'esatta dimensione voluta, detta '''dimensione nominale''', perché nel ciclo di produzionesonoproduzione vi sono errori dovuti a:

== Introduzionale ==

* Imprecisione delle macchine utensili, per effetto ad esempio dell'usura dell'utensile durante la lavorazione;

Non è possibile produrre alcun oggetto meccanico con l'esatta dimensione voluta, detta '''dimensione nominale''', perché nel ciclo di produzionesono errori dovuti a:

* Eventuali imprecisioni di montaggio e di attrezzature utilizzate;

* Imprecisioni degli strumenti di misura utilizzati per il controllo dimensionale.

*In Imprecisionepassato, delleper macchineaccoppiare utensili,due perpezzi effettomeccanici adtra esempioloro, dell'usuradetti dell'utensile'albero'' durantee la''foro'' (''maschio'' e ''femmina'' o ''pieno'' e ''vuoto''), che, anche se accettati dalla produzione, risultavano inesatti e non adatti allo scopo, si ricorreva a una lunga e laboriosa operazione di aggiustaggio con la quale si dovevano realizzare le dimensioni necessarie all'accoppiamento. Con l'avvento della lavorazione in serie si è abbandonato questo procedimento piuttosto costoso, e si è fondata la produzione aziendale sulle tolleranze di lavorazione. Il risultato è che ogni pezzo di serie, ad esempio maschio, risulta, una volta finita la lavorazione e salvo gli inevitabili scarti, accoppiabile con ogni altro pezzo femmina della serie corrispondente nel rispetto di prefissati requisiti. Per assicurare la funzionalità corretta di un pezzo meccanico e poterlo quindi considerare preciso, è sufficiente che la sua dimensione si trovi all'interno di due limiti, cioè la '''tolleranza''', che definiscono la variazione dimensionale ammessa nella costruzione. Allo stesso modo, per ottenere un accoppiamento corretto tra due pezzi, è necessario un certo margine di errore, detto '''scostamento''', positivo e negativo rispetto alla dimensione nominale dei pezzi da assemblare, per determinare il [[gioco (meccanica)|gioco]] o l'interferenza richiesta.

La creazione di un sistema [[ISO]] di tolleranze e accoppiamenti e il suo rispetto da parte delle aziende produttrici dà tutta una serie di vantaggi riassumibili in:

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== Normativa corrente ==

La normativa corrente è la [[EN 20286]]22768 parti 1 e 2 del 31 dicembre [[1995]]: Sistema [[ISO]] di tolleranze ed accoppiamenti, principi fondamentali per tolleranze, scostamenti ed accoppiamenti, applicabile a pezzi lisci. Lo scopo è quello di fissare i principîprincipi fondamentali di un sistema di tolleranze per accoppiamenti, fornendo i valori calcolati delle tolleranze fondamentali e degli scostamenti fondamentali. Nella norma si fa specifico riferimento a pezzi cilindrici a sezione circolare; comunque le tolleranze e gli scostamenti riportati si applicano a tutti i pezzi lisci anche se non a sezione circolare. Precisamente, i termini generali di foro e albero designano anche lo spazio, contenente o contenuto, compreso tra due facce o piani tangenti paralleli di un qualunque pezzo, come la larghezza di una scanalatura, lo spessore di una chiavetta, eccetera.

=== Termini e definizioni della EN 20286/22768 Parti 1-95 e 2 ===

I termini e le definizioni utilizzate nella norma EN 20286/1-9522768 sono:

* '''Albero''' <br/>: con questo termine si intendono convenzionalmente gli elementi esterni di un pezzo, anche non cilindrici.

* '''Albero base''' <br/>: è l'albero scelto come riferimento di un sistema di accoppiamento in cui lo scostamento superiore è ''e<small>s</small> = 0''.

* '''Foro''' <br/>: con questo termine si intendono convenzionalmente tutti gli elementi interni di un pezzo, anche non cilindrici.

* '''Foro base''' <br/>: foro scelto come riferimento di un sistema di accoppiamento in cui lo scostamento inferiore è ''E<small>i</small> = 0''.

* '''Dimensione''' <br/>: è il numero che esprime, nell'unità prescelta, il valore numerico di una dimensione lineare. La dimensione è denominata ''quota'' se riportata sul disegno. La temperatura alla quale sono riferite tutte le dimensioni è di 20 [[Celsius|°C]]. Una dimensione con tolleranza si designa con la dimensione nominale, seguita dal simbolo della classe di tolleranza richiesta o dagli scostamenti espressamente indicati. Ad esempio: <br/> '''32H7''' o '''80js15''' o '''100g6'''

* '''Dimensione nominale''' <br/>: è la dimensione "ideale perfetta" che si vorrebbe ottenere, dalla quale si derivano le dimensioni limite applicando gli scostamenti superiore e inferiore. Si indica con: <br/> '''D''' per i fori; <br/> '''d''' per gli alberi.

* '''Dimensione effettiva''' <br/>: è la dimensione reale più probabile di un elemento, determinata mediante misurazione e compresa tra la dimensione limite massima e la dimensione limite minima. Si indica con: <br/> '''D<small>min</small> ≤ D<small>eff</small> ≤ D<small>max</small>''' per i fori; <br/> '''d<small>min</small> ≤ d<small>eff</small> ≤ d<small>max</small>''' per gli alberi.

* '''Dimensione limite massima''' <br/>: è la più grande dimensione ammessa di un elemento ed è indicata con: <br/> '''D<small>max</small>''' per i fori; <br/> '''d<small>max</small>''' per gli alberi.

* '''Dimensione limite minima''' <br/>: è la più piccola dimensione ammessa di un elemento ed è indicata con: <br/> '''D<small>min</small>''' per i fori; <br/> '''d<small>min</small>''' per gli alberi.

* '''Linea dello zero''' <br/>: graficamente è la linea retta rappresentante la dimensione nominale alla quale sono riferiti gli scostamenti e le tolleranze. Per convenzione, la linea dello zero è tracciata orizzontalmente, quindi gli scostamenti positivi sono al di sopra e quelli negativi al di sotto.

* '''Scostamento''' <br/>: è l'errore dato dalla differenza algebrica tra una dimensione effettiva, massima, eccetera e la dimensione nominale corrispondente. I simboli degli scostamenti superiore e inferiore sono indicati con: <br/> '''E<small>s</small>''', '''E<small>i</small>''' per i fori; <br/> '''e<small>s</small>''', '''e<small>i</small>''' per gli alberi.

* '''Scostamento superiore''' <br/>: è la differenza algebrica tra la dimensione massima e la dimensione nominale corrispondente: <br/> '''E<small>s</small> = D<small>max</small> - D''' per i fori; <br/> '''e<small>s</small> = d<small>max</small> - d''' per gli alberi.

* '''Scostamento inferiore''' <br/>: è la differenza algebrica tra la dimensione minima e la dimensione nominale corrispondente: <br/> '''E<small>i</small> = D<small>min</small> - D''' per i fori; <br/> '''e<small>i</small> = d<small>min</small> - d''' per gli alberi.

* '''Scostamento fondamentale''' <br/>: è 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.

* '''Tolleranza dimensionale''' <br/>: è la differenza tra la dimensione massima e la dimensione minima, ossia la differenza tra lo scostamento superiore e quello inferiore: <br/> '''IT = D<small>max</small> - D<small>min</small> = E<small>s</small> - E<small>i</small>''' per i fori; <br/> '''IT = d<small>max</small> - d<small>min</small> = e<small>s</small> - e<small>i</small>''' per gli alberi.

* '''Tolleranza fondamentale IT''' <br/>: esprime una qualsiasi tolleranza di questo sistema. Il simbolo IT significa ''Tolleranza Internazionale''.

* '''Zona di tolleranza''': <br/> Graficamentegraficamente è la zona compresa tra due linee indicanti la dimensione limite massima e la dimensione limite minima. È definita dall'ampiezza della tolleranza e dalla sua posizione rispetto alla linea dello zero, che è designata con una o più lettere maiuscole (A...ZC) per i fori, e da una o più lettere minuscole (a...zc) per gli alberi.

* '''Grado di tolleranza normalizzato''' <br/>: è l'insieme di tolleranze considerate corrispondenti allo stesso livello di precisione, designate con le lettere IT seguite da un numero, ad esempio IT7, per tutte le dimensioni nominali. Nel caso in cui il grado di tolleranza si accoppi a una o più lettere che rappresentano uno scostamento fondamentale, allora si sopprimono le lettere IT e il grado di tolleranza diventa una classe di tolleranza, ad esempio h7. Il termine "grado" è sinonimo del termine "qualità". Il sistema [[ISO]] prevede 20 gradi di tolleranze normalizzate, di cui 18, da IT1 a IT18, sono di uso generale, e due, IT0 e IT01, non di uso generale.

* '''Classe di tolleranza''' <br/>: è l'insieme di uno scostamento fondamentale e di un grado di tolleranza. Quindi la classe di tolleranza si designa con una o due lettere che rappresentano lo scostamento fondamentale seguita o seguite da un numero che rappresenta il grado di tolleranza normalizzato; ad esempio h9 per gli alberi o D13 per i fori, eccetera.

* '''Sistema di tolleranze''' <br/>: è costituito da un insieme organizzato e normalizzato di tolleranze e scostamenti.

* '''Accoppiamento''' <br/>: è la relazione risultante dalla differenza, prima del montaggio, tra le dimensioni di due contorni, foro e albero, destinati a essere accoppiati. La designazione deve prevedere: la dimensione nominale comune, il simbolo della classe di tolleranza del foro e il simbolo della classe di tolleranza dell'albero.

* '''Gioco''' <br/>: è la differenza positiva tra la dimensione del foro e quella dell'albero prima del montaggio, quando cioè il diametro del foro è maggiore del diametro dell'albero: <br/> '''G = D - d''' con '''D > d'''

* '''Interferenza''' <br/>: è il valore assoluto della differenza negativa tra la dimensione del foro e quella dell'albero prima del montaggio, quando cioè il diametro dell'albero è maggiore del diametro del foro: <br/> '''I = d - D''' con '''D < d'''

* '''Incerto''' <br/>: è l'accoppiamento in cui si ha gioco o interferenza dopo il montaggio, a seconda della dimensione effettiva del foro e dell'albero. Tale accoppiamento si verifica quando le zone di tolleranza del foro e dell'albero si sovrappongono completamente o in parte.

== Accoppiamenti base nel sistema ISO ==

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=== Sistema albero base ===

È un sistema di accoppiamento in cui i vari giochi o le interferenze richieste si ottengono accoppiando fori di diverse classi di tolleranza con alberi aventi una sola classe di tolleranza. Nel sistema [[ISO]], è il sistema in cui la dimensione limite massima dell'albero è uguale alla dimensione nominale, cioè quando lo scostamento superiore è '''e<smallsub>s</smallsub> = 0'''

== Accoppiamento con gioco ==

È l'accoppiamento che assicura sempre gioco tra il foro e l'albero dopo il montaggio, è cioè l'accoppiamento in cui la dimensione minima del foro è maggiore o, nel caso estremo, uguale alladella dimensione massima dell'albero: <br /> '''D<small>min</small> ≥> d<small>max</small>'''

=== Gioco minimo ===

In un accoppiamento con gioco, è costituito dalla differenza positiva tra la dimensione limite minima del foro e la dimensione limite massima dell'albero: <br /> '''G<small>min</small> = D<small>min</small> - d<small>max</small>'''

=== Gioco massimo ===

In un accoppiamento con gioco o incerto, è costituito dalla differenza positiva tra la dimensione limite massima del foro e la dimensione limite minima dell'albero: <br /> '''G<small>max</small> = D<small>max</small> - d<small>min</small>'''

== Accoppiamento con interferenza ==

È l'accoppiamento che assicura sempre interferenza tra il foro e l'albero dopo il montaggio, è cioè l'accoppiamento in cui la dimensione massima del foro è minore o, nel caso estremo, uguale alla dimensione minima dell'albero: <br /> '''D<small>max</small> ≤ d<small>min</small>'''

=== Interferenza minima ===

In un accoppiamento con interferenza, l'interferenza minima è la differenza negativa, prima del montaggio, tra la dimensione massima del foro e la dimensione minima dell'albero: <br /> '''I<small>min</small> = d<small>min</small> - Dmax'''

=== Interferenza massima ===

In un accoppiamento con interferenza o incerto, l'interferenza massima è la differenza negativa, prima del montaggio, tra la dimensione limite minima del foro e la dimensione limite massima dell'albero: <br /> '''I<small>max</small> = d<small>max</small> - D<small>min</small>'''

== Accoppiamento incerto ==

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== Accoppiamenti raccomandati ==

Poiché è più facile rettificare un alberaoalbero che un foro, nella scelta degli accoppiamenti, in particolare per quelli incerti e con interferenza, conviene attribuire al foro una qualità superiore, di solito quella immediatamente superiore, a quella dell'albero. È noto inoltre che per facilitare il montaggio di accoppiamenti con interferenza e per evitare eccessive sollecitazioni ai materiali durante il montaggio, conviene riscaldaro la pressione atmosferica dettta pressione logistadine e detta atomoriscaldare il foro a una temperatura anche molto più elevata di quella dell'albero. La dilatazione del foro facilita il montaggio; a raffreddamento avvenuto, per la diminuzione del diametro del foro, il bloccaggio risulta più stabile. Si deve quindi considerare la temperatura di funzionamento dei due organi accoppiati, e il valore medio del gioco e dell'interferenza a tale temperatura, in modo che le dimensioni limite massima e minima siano prossime a quelle che sono più opportune. Per la scelta del corretto accoppiamento è necessario possedere esperienza e grande attenzione. In pratica, non è conveniente utilizzare tutti gli accoppiamenti che i sistemi di tolleranze albero base e foro base forniscono: basti pensare a un accoppiamento '''H4/a12''' dove il foro H4 è stato lavorato con altissima precisione e quindi con costi molto elevati, e l'albero a12 è stato lavorato grossolanamente. Il risultato è quello di avere un gioco effettivo tra i due elementi molto variabile per la larga tolleranza assegnata all'albero. Ecco allora che si fa riferimento ad alcune tabelle, che dettate dall'esperienza soddisfano le richieste più comuni di accoppiamenti di pratica applicazione. Nel caso prima visto, è quindi più conveniente e razionale utilizzare un accoppiamento '''H11/a12''' che permette di contenere i costi anche per la realizzazione del foro. Il numero abbastanza ristretto di accoppiamenti raccomandati dall'[[ISO]] consente inoltre di ridurre la dotazione degli strumenti fissi di controllo e di misura degli elementi lavorati in serie, come calibri a forcella per gli alberi e calibri a tampone per i fori.

== Bibliografia ==

* {{cita libro|cognome=Crosera|nome=Cristiano|coautori=Albino Zanin|titolo=Elementi di Tecnologia|annooriginale=2002|meseoriginale=marzo|edizione=6ª edizione|data= |anno=2007|editore=Principato Editore|città=Milano|isbn=88-416-6512-2|pagine=16-23}}

==Altri progetti==

*{{cita libro|cognome=Crosera|nome=Cristiano|coautori=Albino Zanin|titolo=Elementi di Tecnologia|annooriginale=2002|meseoriginale=marzo|edizione=6ª edizione|data= |anno=2007|editore=Principato Editore|città=Milano|isbn=88-416-6512-2|pagine=16-23}}

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==Collegamenti esterni==

* Foglio di calcolo ''[https://montecarlo-simulation-zoo.weebly.com/ Casi pratici di approccio statistico alle tolleranze]''{{Collegamenti esterni}}

*[ {{cita web|http://www.tecnocentro.it/tables_ita/visualizzatore_tolleranze_accoppiamenti_iso_286.htm |Foglio di calcolo elettronico per visualizzare e analizzare accoppiamenti normalizzati, da Tecnocentro eng s.r.l.]}}

{{Concetti base di metrologia, statistica e metodologia della ricerca}}

{{Portale|Ingegneria}}

{{Progettazione meccanica}}

{{Controllo di autorità}}

{{Portale|metrologia|scienza e tecnica|ingegneria}}

[[Categoria:Metrologia]]

[[Categoria:Lavorazioni meccaniche]]