Le tolleranze geometriche spiegate semplice: planarità, perpendicolarità, posizione
Di Fabrizio, progettista meccanico dal 1986
Il riquadro casella per casella, le lettere dei riferimenti, le quattro famiglie di simboli e quando basta la tolleranza generale del cartiglio.
In breve
Le tolleranze geometriche dicono quanto può sbagliare la forma di un pezzo, non la sua misura: quanto una faccia può essere storta, quanto un foro può essere fuori posto, quanto un albero può oscillare quando gira. Si scrivono in un riquadro diviso in caselle: il simbolo, il valore della tolleranza in millimetri e, quando serve, le lettere dei riferimenti, cioè gli elementi del pezzo da cui si misura. Le famiglie sono quattro: forma, orientamento, posizione e oscillazione. Le regole sono nella ISO 1101, i riferimenti nella ISO 5459.
In questo articolo
- Misura e forma: la differenza con le tolleranze dimensionali
- Il riquadro di tolleranza, casella per casella
- I riferimenti: le lettere A, B, C
- Le quattro famiglie e i loro simboli
- Un esempio: la perpendicolarità rispetto ad A
- Quando servono, e quando basta la tolleranza generale
- Gli errori più comuni
- E in Inventor?
- Riferimenti
- Domande frequenti
Misura e forma: la differenza con le tolleranze dimensionali
Prendi un albero Ø20 h6. La tolleranza dimensionale ti dice che, dovunque lo misuri con il micrometro, il diametro sta tra 19,987 e 20,000. Non ti dice se l'albero è dritto. Può essere in tolleranza in ogni punto e avere la forma di una banana: lo misuri, è buono, e nel foro non entra.
Con le norme ISO, se il disegno non dice altro, misura e forma sono indipendenti: è il principio di indipendenza della ISO 8015. Per controllare forma, orientamento e posizione servono le tolleranze geometriche. Se vuoi che la tolleranza di misura tenga a bada anche la forma, dopo la tolleranza scrivi la E dentro un cerchio: è il requisito dell'inviluppo, della ISO 14405-1. Come si leggono H7 e h6 lo spiego nell'articolo sulle tolleranze H7/h6.
Il riquadro di tolleranza, casella per casella
Una tolleranza geometrica si scrive in un rettangolo diviso in caselle, da leggere da sinistra a destra: cosa controlli, quanto può sbagliare, da dove misuri.
La freccia va sull'elemento controllato; ogni lettera, sul pezzo, ha il suo simbolo di riferimento, come la A in basso.
- Il simbolo della caratteristica: planarità, perpendicolarità, posizione e così via.
- Il valore della tolleranza, in millimetri: la larghezza della zona in cui deve stare l'elemento. Con Ø davanti la zona è un cilindro, come per la posizione dell'asse di un foro; senza, è lo spazio tra due piani o due linee parallele.
- I riferimenti, quando servono: una lettera per casella, in ordine di importanza.
La linea di richiamo finisce con una freccia sull'elemento controllato, e qui c'è un dettaglio che cambia il pezzo. Se la freccia tocca il contorno, o il suo prolungamento lontano dalla linea di misura, la tolleranza vale per la superficie. Se è allineata con la linea di misura di un diametro, vale per l'asse.
I riferimenti: le lettere A, B, C
Un riferimento è l'elemento da cui si misura: una faccia di appoggio, un diametro di centraggio, il piano di mezzo di una cava. Si indica con una lettera maiuscola dentro un quadrato, collegata a un triangolo, pieno o vuoto, appoggiato sull'elemento. Vale la regola della freccia: triangolo sul contorno, il riferimento è la superficie; allineato con la linea di misura, è l'asse.
In officina il riferimento è una cosa che tocchi: la faccia che appoggi sul piano di riscontro, il diametro che stringi nel mandrino. Per questo l'ordine delle lettere conta: il pezzo si appoggia prima su A, poi si accosta a B, poi a C. Le tolleranze di forma non hanno riferimenti: una faccia è piana o no da sola.
Le quattro famiglie e i loro simboli
I simboli delle tolleranze geometriche, divisi per famiglia. Nel riquadro stanno nella prima casella. La forma non ha mai riferimenti; orientamento e oscillazione li hanno sempre.
- Forma: l'elemento da solo. Planarità 0,05 vuol dire che la faccia sta tutta tra due piani paralleli distanti 0,05 mm.
- Orientamento: un elemento rispetto a un riferimento, come la spalla perpendicolare all'asse.
- Posizione: dove sta un elemento. Le misure dai riferimenti si scrivono come quote teoricamente esatte, dentro un rettangolo e senza tolleranza: la tolleranza è tutta nel riquadro.
- Oscillazione: si controlla facendo girare il pezzo sul suo asse di riferimento con il comparatore appoggiato. La circolare guarda una sezione alla volta, la totale tutta la superficie.
I profili, di una linea e di una superficie, servono per le forme curve: senza riferimenti sono di forma, con i riferimenti di orientamento o di posizione.
Un esempio: la perpendicolarità rispetto ad A
Una squadretta: una base che appoggia e un'aletta che deve stare in squadra. Sulla faccia di appoggio metti il riferimento A, sulla faccia interna dell'aletta il riquadro: perpendicolarità, 0,05, A.
A sinistra come si scrive sul disegno, a destra cosa vuol dire. Lo spessore della zona è esagerato, per vederlo.
Si legge così: la faccia dell'aletta deve stare tutta tra due piani paralleli, distanti 0,05 mm, perpendicolari al piano A. In officina: base appoggiata sul piano di riscontro, che fa da riferimento A, e comparatore che sale lungo l'aletta in squadra con il piano.
C'è anche un regalo nascosto: una faccia che sta tra due piani a 0,05 non può essere storta più di 0,05, quindi la perpendicolarità controlla anche la planarità. Vale in generale: l'orientamento tiene dentro la forma, la posizione tiene dentro l'orientamento. Una planarità in più sulla stessa faccia ha senso solo se è più stretta, per esempio 0,02.
Quando servono, e quando basta la tolleranza generale
Ogni riquadro è una lavorazione più curata e un controllo in più. Si mettono dove il pezzo lavora: le facce che appoggiano o fanno tenuta, le spalle che devono stare in squadra, i fori che devono combaciare con quelli di un altro pezzo, le sedi dei cuscinetti e i diametri che girano.
Per tutto il resto valgono le tolleranze generali del cartiglio. In tanti disegni trovi la sigla ISO 2768-mK: la m è la classe delle tolleranze di misura della ISO 2768-1, la K quella delle tolleranze geometriche della ISO 2768-2. La ISO 2768-2 è stata ritirata e sostituita dalla ISO 22081, con regole nuove: quale richiamare sui disegni nuovi lo decide l'ufficio tecnico, una volta per tutte, nel template. Il resto è nell'articolo sul cartiglio.
Dalla pratica
Prima di mettere un riquadro, chiediti come lo controlla l'officina: su quale faccia appoggia il pezzo, dove mette il comparatore. Se non sai rispondere, o il riferimento è sbagliato o la tolleranza non serve. I riferimenti buoni sono le superfici che contano nel montaggio.
Gli errori più comuni
- Orientamento senza riferimento. Perpendicolare a cosa?
- Il riferimento su una superficie grezza, o su una faccia che nel montaggio non tocca niente.
- Il Ø dimenticato sulla posizione di un foro: la zona diventa lo spazio tra due piani.
- La freccia sul contorno quando volevi l'asse, o il contrario.
- La posizione con le quote tollerate invece delle quote teoricamente esatte: due tolleranze sulla stessa cosa.
E in Inventor?
Sulla tavola, tra i simboli di annotazione, trovi il riquadro di tolleranza (Feature Control Frame) e il simbolo del riferimento (Datum Identifier): li agganci all'elemento o alla sua quota e scrivi simbolo, valore e lettere. I nomi cambiano un po' tra le versioni e tra l'interfaccia italiana e quella inglese: tra parentesi c'è quello inglese, che cerchi nella guida. L'aspetto dei simboli lo decide lo standard del disegno, quindi il template.
Per leggere una tavola intera c'è l'articolo su come si legge un disegno tecnico. Nel mio percorso, MechMastery, dalla lezione 15 disegni pezzi veri e le tavole le mandi a me: te le correggo io. Come funziona il percorso.
Riferimenti
ISO 1101, tolleranze geometriche: tolleranze di forma, orientamento, posizione e oscillazione. ISO 5459, riferimenti e sistemi di riferimento. ISO 8015, concetti, principi e regole fondamentali (il principio di indipendenza). ISO 14405-1, specifiche dimensionali delle dimensioni lineari (il requisito dell'inviluppo). ISO 22081:2021, specifiche geometriche generali e specifiche dimensionali generali (ha sostituito la ISO 2768-2). ISO 2768-1, tolleranze generali per dimensioni lineari e angolari. Per i comandi: la guida in linea di Autodesk Inventor della tua versione. In Italia le norme si acquistano dall'UNI.
Domande frequenti
Che differenza c'è tra tolleranza dimensionale e tolleranza geometrica?
La tolleranza dimensionale dice quanto può variare una misura, per esempio un diametro. La tolleranza geometrica dice quanto possono variare la forma, l'orientamento o la posizione di un elemento: quanto una faccia può essere storta, quanto un foro può essere fuori posto. Con le norme ISO le due cose sono indipendenti, per questo spesso servono tutte e due.
Cosa vuol dire la lettera A nel riquadro di tolleranza?
È il riferimento: l'elemento del pezzo da cui si misura, di solito una faccia di appoggio o un diametro di centraggio. Sul disegno lo trovi con la stessa lettera dentro un quadrato, collegata a un triangolo appoggiato su quell'elemento. Se le lettere sono più di una, la prima è il riferimento più importante.
Quando si mette il simbolo Ø davanti al valore della tolleranza?
Quando la zona di tolleranza è un cilindro, come per la posizione o la perpendicolarità dell'asse di un foro. Senza Ø la zona è lo spazio tra due piani o due linee parallele, come per la planarità di una faccia.
Se una superficie non ha tolleranze geometriche, la sua forma è libera?
Valgono le tolleranze geometriche generali, se il cartiglio le richiama: con la ISO 22081, o nei disegni più vecchi con la ISO 2768-2 e le classi H, K o L. Se nel cartiglio non c'è niente, il disegno non dice niente sulla forma, ed è un buco da chiudere.
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