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In der Maschinenbau- und Instrumentenherstellungsindustrie bedeutet die Austauschbarkeit von Teilen und Komponenten, dass eine Charge von Teilen oder Komponenten derselben Spezifikation ohne Auswahl oder zusätzliche Reparatur (z. B. Werkbankreparatur) in die Maschine eingebaut werden kann, um die angegebenen Leistungsanforderungen zu erfüllen.
Um die Austauschbarkeit von Teilen in der mechanischen Fertigung zu gewährleisten, müssen die Abmessungen der Produktionsteile innerhalb der gewünschten Toleranzgrenzen liegen. Dies erfordert einen einheitlichen Standard für Form, Größe, Präzision und Leistung eines Teiletyps. Ähnliche Produkte benötigen ebenfalls eine angemessene Größenabstufung, um die Produktserie zu reduzieren. Dies dient der Produktstandardisierung. So entstand das Konzept der festgelegten technischen Toleranzen und Passungen.
Was ist technische Toleranz?
Angenommen, ein 100 mm langer Metallstab wird bearbeitet. Selbst wenn alle Stäbe die gleiche Form haben sollen, kann die Fertigungsgenauigkeit aufgrund der Größe und Ausrichtung der Stäbe nicht immer auf exakt 100.00 mm genau erreicht werden. Obwohl Konstruktion und Fertigung daran arbeiten, solche Abweichungen zu reduzieren, lassen sie sich dennoch nicht auf Null reduzieren.
Diese Größen- und Formabweichung schwankt grundsätzlich mit dem Zielwert als Mittelpunkt. Daher werden der obere und der untere zulässige Wert des oberen zulässigen Werts im Verhältnis zur Zielgröße anhand der Verwendung des Metallstabs bestimmt. Die Differenz zwischen diesen beiden Werten (zulässiger Bereich) wird als „Toleranz“ bezeichnet.
Kurz gesagt: Toleranz bezeichnet die Abweichung von Teilen im Verarbeitungsprozess. Aufgrund der Auswirkungen der Abweichung muss die Präzision der Messmittel gewährleistet sein. Sie beschreibt die zulässige Abweichung für jede gegebene Abmessung, um die gewünschte Funktion zu erreichen. Teileabmessungen innerhalb des gewünschten Toleranzbereichs werden als qualifiziert bezeichnet. Zu den technischen Toleranzen gehören Maßtoleranz, Formtoleranz und Lagetoleranz.
Maßtoleranz
Die Maßtoleranz beschreibt die zulässige Abweichung einer Größe. Sie bildet die Grundlage der technischen Toleranz. Der maximal zulässige Wert wird als Maximalmaß bezeichnet. Der minimale Wert wird als Minimalmaß bezeichnet.
Unter Toleranz versteht man den Betrag der algebraischen Differenz zwischen der maximalen Obergrenzgröße und der minimalen Obergrenzgröße sowie den Betrag der algebraischen Differenz zwischen der oberen Abweichung und der unteren Abweichung.
Die Toleranz ist ein numerischer Wert ohne Plus- oder Minuszeichen und kann nicht Null sein. Bei konstanten Grundmaßen gilt: Je kleiner die Maßtoleranz, desto höher die Maßgenauigkeit. Die angegebene Toleranz gibt die Anforderungen an die Fertigungspräzision an und spiegelt den Schwierigkeitsgrad der Bearbeitung wider.
Formtoleranz
(1) Geradlinigkeit
Geradheit ist die Bedingung, dass die tatsächliche Form eines geraden Elements auf einem Teil eine ideale Gerade beibehält. Sie wird auch als Grad der Geradheit bezeichnet. Die Geradheitstoleranz ist die maximal zulässige Abweichung der tatsächlichen Linie von der idealen Linie. Das bedeutet, dass in der Zeichnung die zulässige Abweichungstoleranz der tatsächlichen Linienverarbeitung durch den Toleranzbereich begrenzt wird.
(2) Ebenheit
Ebenheit ist die Darstellung der tatsächlichen Form der ebenen Elemente des Teils unter Beibehaltung der idealen Ebene. Dies wird allgemein als Ebenheitsgrad bezeichnet. Die Ebenheitstoleranz ist die maximal zulässige Abweichung der tatsächlichen Oberfläche von der Ebene. Das heißt, in der Zeichnung wird die zulässige Toleranz der tatsächlichen Oberflächenbearbeitung durch den Toleranzbereich der Änderungen begrenzt.
(3) Zirkularität
Zirkularität ist der Zustand, in dem die tatsächliche Form der Elemente eines Teils gleich weit von seinem Mittelpunkt entfernt ist. Der Rundheitsgrad wird oft als Rundheitsgrad bezeichnet. Die Rundheitstoleranz ist die maximal zulässige Abweichung des tatsächlichen Kreises vom idealen Kreis im gleichen Abschnitt. Das heißt, der in der Zeichnung angegebene Abweichungsbereich begrenzt die Bearbeitungstoleranz des tatsächlichen Kreises.
(4) Zylindrizität
Die Zylindrizität bezieht sich auf den Punkt auf der Umrisslinie der zylindrischen Oberfläche des Werkstücks und hält dessen Achsen gleich weit entfernt. Die Zylindrizitätstoleranz ist die maximale Abweichung des tatsächlichen Zylinders von der idealen Zylinderoberfläche. Sie wird in der Zeichnung angegeben und dient dazu, den zulässigen Toleranzbereich für die tatsächliche zylindrische Bearbeitung zu begrenzen.
(5) Profil einer Linie
Das Profil einer Linie soll eine Kurve beliebiger Form auf der gegebenen Ebene des Teils darstellen und ihre Idealform beibehalten. Die Profiltoleranz einer Linie ist die zulässige Abweichung von der tatsächlichen Kontur einer nicht kreisförmigen Kurve. Sie wird in der Zeichnung angegeben, um den durch die tatsächliche Kurvenverarbeitungstoleranz zulässigen Abweichungsbereich zu begrenzen.
(6) Profil einer Oberfläche
Das Oberflächenprofil ist eine beliebig geformte Oberfläche eines Teils, die ihre Idealform beibehält. Die Oberflächenprofiltoleranz ist die zulässige Abweichung der tatsächlichen Kontur einer nicht kreisförmigen Oberfläche von der Idealkontur. Sie ist in der Zeichnung angegeben und dient zur Begrenzung des tatsächlichen Oberflächenbearbeitungsbereichs.
Positionstoleranz
Die Positionstoleranz bezeichnet den Gesamtumfang der zulässigen Änderungen der Position des jeweiligen Elements relativ zum Bezugspunkt. Sie ist ein weiterer wichtiger Parameter der technischen Toleranz.
(1) Richtungstoleranz
Die Richtungstoleranz bezeichnet die Gesamtabweichung in der von der Referenz zugelassenen Richtung in Bezug auf die einzelnen Elemente. Diese Toleranz umfasst Parallelität, Rechtwinkligkeit und Winkligkeit.
(2) Standorttoleranz
Die Lagetoleranz beschreibt den gesamten Bereich an Abweichungen einer Position, der zur Korrelation der tatsächlichen Elemente mit der Referenz zulässig ist. Diese Toleranz umfasst Konzentrizität, Symmetrie und Position.
(3) Rundlauftoleranz
Eine Rundlauftoleranz ist eine Toleranz, die auf der Grundlage einer bestimmten Prüfmethode angegeben wird. Die Rundlauftoleranz kann in Rundlauf und Gesamtlauf unterteilt werden. Die Toleranz der oben genannten Formen und Positionen wird zusammenfassend als bezeichnet. Geometrische Bemaßung und Toleranz (GD&T).
Allgemeine Toleranz
In mechanische ZeichnungenAbgesehen von der Toleranz für bestimmte Maße und Eigenschaften müssen diese nicht spezifizierten Maße im Allgemeinen bestimmten Normen entsprechen. Am Beispiel unserer international gebräuchlichen Toleranznorm DIN ISO 2768 beträgt die allgemeine Maßtoleranz m, die Formtoleranz K. Die Kennzeichnungsmethode lautet ISO 2768-mK. Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit Toleranzstufen für lineare Abmessungen als Referenz.
Grundregeln
Regel Nr. 1: Umschlagregel
Dies ist eine Voraussetzung dafür, dass Maßtoleranz und Form- und Lagetoleranz (GD&T) miteinander in Beziehung stehen. Die tatsächliche Toleranz des Maßelements mit Hüllregel muss der maximalen Elementgrenze entsprechen. D. h., seine äußere Funktionsdimension überschreitet nicht die maximale Elementdimension. Und seine Teildimension überschreitet nicht die minimale Elementdimension.
Regel Nr. 2 Unabhängigkeitsregel
Das Prinzip der Unabhängigkeit besteht darin, dass jede in der Zeichnung angegebene Größe und Form unabhängig von ihrer Position ist und ihren eigenen Anforderungen entsprechen sollte. Dies ist das Grundprinzip, dem die Beziehung zwischen Maßtoleranz und Formtoleranz folgen sollte.
Regel Nr. 3: Toleranz der Positionsregel
Für die Positionstoleranz muss bei Maßelementen, die Bezugspunkte sind, S, L oder M im Merkmalstoleranzrahmen angegeben werden.
Regel Nr. 4: Anders als die Positionstoleranzregel
Für andere als eine Positionstoleranz gilt RFS in Bezug auf die Toleranz, Bezugspunktoder beides, wenn kein Modifikator angegeben ist. MMC muss im Feature-Control-Frame angegeben werden, wenn es angebracht und gewünscht ist.
fits
In mechanischen Baugruppen wird die Beziehung zwischen einem Loch gleicher Grundgröße und der Toleranzzone der Welle genannt passenDa die tatsächlichen Abmessungen von Bohrung und Welle nach der Montage unterschiedlich sind, kann es zu einem Spalt oder einer Überschneidung kommen. Bei der Passung von Bohrung und Welle ergibt die algebraische Differenz aus Bohrungsgröße minus Wellengröße einen Spalt, wenn sie positiv ist, und einen Überschuss, wenn sie negativ ist.
Die Koordinierung wird entsprechend der Unterschiede der Lücken oder Interferenzen in drei Kategorien eingeteilt:
Spielpassung
Das Toleranzband der Bohrung liegt über dem Toleranzband der Welle und jedes mit der Welle zusammenpassende Bohrungspaar ergibt eine Passung mit Spiel (einschließlich eines Mindestspiels von 0).
Presspassung
Das Toleranzband der Löcher liegt unterhalb des Toleranzbands der Achse und jedes Paar Löcher, das mit der Welle zusammenpasst, bildet eine Presspassung (einschließlich eines Mindestspalts von 0).
Überanpassung
Die Bohrungstoleranz überlappt mit der Wellentoleranz, sodass ein Lochpaar entweder mit Spiel oder mit Presspassung auf die Welle passt.
Der Kern der Wahl des geeigneten Toleranzniveaus besteht darin, den Widerspruch zwischen den Betriebsanforderungen der Maschinenbauteile einerseits und dem Bearbeitungsprozess und den Kosten andererseits zu lösen. Das Prinzip der Toleranzwahl besteht darin, sich unter der Voraussetzung, dass die Anwendungsanforderungen der Teile erfüllt werden, auf ein möglichst niedriges Toleranzniveau zu einigen.
Das Präzisionsbearbeitung Die Anforderungen sollten mit den Produktionsmöglichkeiten abgestimmt werden. Das heißt, es sollten kostengünstige Prozess- und Montagetechnik sowie vorhandene Anlagen genutzt werden. Gegebenenfalls müssen jedoch Strategien zur Verbesserung der Anlagengenauigkeit und zur Gewährleistung der Produktgenauigkeit entwickelt werden.
Es ist sehr wichtig, die passende Größe mit der passenden Toleranz zu bestimmen. Denn in vielen Fällen bestimmt sie die Betriebsleistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit der passenden Komponenten. Gleichzeitig beeinflusst sie die Herstellungskosten und die Produktionseffizienz der Teile.
