Tolleranze di lavorazione: ISO 2768, accoppiamenti e quotatura

Nessun pezzo lavorato è esattamente alla sua quota nominale: la tolleranza fissa lo scostamento ammissibile. Anziché riportare una tolleranza su ogni dimensione, il disegno può rinviare, nel cartiglio, a una norma di tolleranze generali. La ISO 2768-1 copre le dimensioni lineari e angolari prive di tolleranza individuale e definisce quattro classi: f (fine), m (media), c (grossolana) e v (molto grossolana).

Scostamenti ammissibili per dimensioni lineari, in millimetri (scostamenti simmetrici, più o meno). «Oltre 3 fino a 6» significa oltre 3 mm e fino a 6 mm inclusi:

Esempio: una quota di 50 mm senza tolleranza individuale, su un disegno in classe m, può variare di ±0,3 mm (tra 49,7 e 50,3 mm); in classe f, di ±0,15 mm. La norma prevede anche tabelle distinte per raggi, smussi e angoli, qui non riportate. La classe m è molto comune sui disegni di pezzi meccanici.

Una quota entro la sua tolleranza non garantisce una forma perfetta: un pezzo può rispettare tutte le sue dimensioni ed essere comunque deformato. La parte 2 della norma fissa tolleranze geometriche generali, in particolare per rettilineità, planarità, perpendicolarità, simmetria e oscillazione, in tre classi: H (la più fine), K e L (la più ampia).

La designazione combina le due parti. L’indicazione «Tolleranze generali ISO 2768-mK» nel cartiglio significa: classe m per le dimensioni lineari e angolari, classe K per la geometria. Senza un’indicazione di questo tipo, nessuna tolleranza generale si applica in modo normativo: l’officina adotta allora la propria prassi, il che è fonte di contenziosi.

Nell’approccio GPS (specifica geometrica dei prodotti) più recente, la ISO 22081 (2021) tratta le specifiche geometriche generali e sostituisce la ISO 2768-2. L’indicazione ISO 2768-mK resta tuttavia molto diffusa sui disegni esistenti e la maggior parte delle officine la comprende. Verificate con il vostro ufficio tecnico il riferimento adottato nella vostra azienda.

Quando due pezzi si assemblano (ad esempio un albero in un foro), la tolleranza di ciascuno determina il gioco o l’interferenza ottenuti. Il sistema ISO di accoppiamenti (ISO 286) normalizza queste tolleranze con due informazioni: il grado IT (il numero, da IT01 a IT18: più è piccolo, più la tolleranza è stretta) e la posizione della zona di tolleranza rispetto alla quota nominale (la lettera, maiuscola per un foro, minuscola per un albero).

La scrittura H7/g6 si legge: foro H7 e albero g6. Il sistema foro base (H) è il più comune: il foro mantiene la stessa posizione e si fa variare la lettera dell’albero per ottenere un gioco (g, h, f), un accoppiamento incerto (k, js) o un’interferenza (p, s). Esempio per un diametro nominale di 25 mm:

Questi valori riguardano l’intervallo di diametri da 18 a 30 mm: cambiano con il diametro. Consultate le tabelle della ISO 286-2 o chiedetele alla vostra officina. Sul piano della fabbricazione, un foro H7 si realizza comunemente con alesatura di finitura o con alesatore; gradi più fini come IT6 richiedono spesso una rettifica.

La tolleranza geometrica esprime la funzione del pezzo meglio di un accumulo di quote con più o meno. È definita dalla ISO 1101, nel quadro delle specifiche geometriche dei prodotti (GPS). Un requisito si inserisce in un riquadro di tolleranza: simbolo della caratteristica, valore della zona di tolleranza (preceduto da Ø per una zona cilindrica), poi uno o più riferimenti (A, B, C), definiti dalla ISO 5459. Le caratteristiche si raggruppano in famiglie:

• Forma (senza riferimento): rettilineità, planarità, circolarità, cilindricità.
• Orientamento: parallelismo, perpendicolarità, inclinazione.
• Posizione: posizione, coassialità, concentricità, simmetria.
• Oscillazione: oscillazione circolare e oscillazione totale.
• Profilo: profilo di una linea o di una superficie qualsiasi.

Perché utilizzarla? Per posizionare due fori di fissaggio, una quotatura in coordinate ±a dà una zona di tolleranza quadrata di lato a. Una tolleranza di posizione definisce una zona circolare: se si considera il cerchio circoscritto a questo quadrato (diametro di circa 1,41 a), la superficie ammissibile aumenta di circa il 57 %. Per un assemblaggio che dipende dallo scostamento radiale (vite in un foro, spina in un alesaggio), questa zona corrisponde meglio alla funzione e lascia più margine all’officina. In cambio, i riferimenti devono tradurre il modo in cui il pezzo viene effettivamente montato.

I disegni di origine nordamericana seguono spesso la norma ASME Y14.5, vicina alla ISO 1101 ma diversa su alcuni punti: segnalatelo all’officina. Per controllare questi requisiti serve in genere una macchina di misura a coordinate.

La rugosità Ra è lo scostamento medio aritmetico del profilo, espresso in micrometri. È stata a lungo definita dalla ISO 4287 e indicata sui disegni secondo la ISO 1302; la serie ISO 21920 le sostituisce progressivamente. Gli ordini di grandezza seguenti sono indicativi e dipendono dal materiale, dall’utensile e dai parametri di taglio:

Il Ra non dice tutto: due superfici con lo stesso Ra possono avere texture diverse. Per la maggior parte dei pezzi, un’indicazione generale («Ra 3,2 salvo diversa indicazione», ad esempio) completata da alcune superfici evidenziate è sufficiente. Ogni livello di finezza in più aggiunge passate, se non un’operazione di rettifica.

Restringere una tolleranza non si paga in modo lineare. Finché il requisito resta entro le normali capacità della macchina, l’effetto è moderato. Oltre, l’officina cambia metodo, e ogni cambiamento costa:

• passate di finitura più lente, utensili più curati e sostituiti prima;
• una stabilizzazione termica del pezzo e della macchina, essendo la temperatura di riferimento della misura fissata a 20 °C;
• operazioni supplementari (rettifica, ripresa su un’altra macchina);
• un controllo più fine, spesso su ogni pezzo, con un mezzo di misura la cui incertezza resti molto inferiore alla tolleranza; si cita spesso la regola empirica del decimo;
• un rischio di scarto più elevato, ribaltato sul prezzo.

1. Partire dalla funzione. Per ogni superficie, chiedetevi cosa succede se la quota varia: se non cambia nulla, basta la tolleranza generale.
2. Riportare le tolleranze generali nel cartiglio (ISO 2768-mK, ad esempio), poi quotare singolarmente solo le dimensioni funzionali.
3. Utilizzare accoppiamenti normalizzati (H7/g6, H7/h6…) anziché valori su misura.
4. Preferire le tolleranze geometriche per le posizioni per sfruttare una zona circolare, con riferimenti che riflettano il montaggio.
5. Evitare la quotatura ridondante o in catena. Ogni quota compare una sola volta; una quota ausiliaria si mette tra parentesi e non viene controllata.
6. Precisare se le quote si intendono prima o dopo il trattamento. Uno strato spesso come l’anodizzazione dura o il nichel chimico modifica le dimensioni da alcuni micron a diverse decine di micron.
7. Distinguere la precisione della macchina dalla tolleranza funzionale. Ciò che la macchina sa fare non è ciò che il vostro pezzo richiede.

Una volta quotato il disegno, allegatelo a un capitolato completo. Su Meaflow, pubblicare una richiesta è gratuito: potete chiedere ai fornitori che vi rispondono di segnalare le quote che fanno lievitare il costo del pezzo. Per i materiali, vedere materiali per pezzi lavorati.