Für jedes Maß in einer Zeichnung ist eine Toleranz erforderlich. Es ist mühsam, für alle eine einzelne festzulegen, und die Zeichnung wird unübersichtlich. Daher gibt es allgemeine Toleranzstandards, die alles abdecken, was nicht ausdrücklich toleriert wird.
ISO 2768 ist die am weitesten verbreitete davon und erscheint in einem Titelblock etwa als „ISO 2768-mK“. Viele Ingenieure kopieren diese Notation aus einer früheren Zeichnung, ohne zu wissen, wozu sie dadurch verpflichtet werden, was zu zwei gegensätzlichen Problemen führt: Teile werden lockerer hergestellt als beabsichtigt, oder allgemeine Toleranzen werden enger, als es tatsächlich erforderlich ist.
In diesem Leitfaden wird erläutert, was die Norm bedeutet, welche Toleranzniveaus bei der Bearbeitung realistisch erreichbar sind und wie sich die Wahl der Toleranz auf die Kosten auswirkt.
Was ISO 2768 macht
ISO 2768 bietet Standardtoleranzen für Bemaßungen und Geometrien, die keine individuelle Beschriftung tragen. Es besteht aus zwei Teilen.
ISO 2768-1deckt Längen- und Winkelmaße ab. Es definiert vier Klassen:
| Klasse | Beschreibung |
| F | Bußgeld |
| M | Medium |
| C | Grob |
| v | Sehr grob |
Die Toleranzwerte innerhalb jeder Klasse variieren je nach Größe der Bemaßung. Größere Abmessungen erhalten proportional größere Toleranzen, was der Fertigungsrealität entspricht, da es schwieriger ist, einen absoluten Wert über eine lange Abmessung zu halten als über eine kurze Abmessung.
ISO 2768-2deckt geometrische Toleranzen wie Geradheit, Ebenheit, Rechtwinkligkeit, Symmetrie und Rundlauf ab. Es definiert drei Klassen: H, K und L, von der engsten bis zur lockersten.
Eine Ausschreibung der ISO 2768-mK spezifiziert daher mittlere lineare Toleranzen und geometrische Toleranzen der Klasse K.
Eine Klasse auswählen
Gut (f)eignet sich für Präzisionskomponenten, bei denen es auf die meisten Abmessungen ankommt. Dadurch steigen die Kosten für das gesamte Teil, da jetzt alle nicht spezifizierten Abmessungen festgehalten werden.
Mittel (m)ist die am häufigsten verwendete Klasse für allgemein bearbeitete Teile und eine sinnvolle Standardeinstellung.
Grob (c)eignet sich für strukturelle und unkritische Teile, bei denen die Abmessungen großzügige funktionale Toleranzen bieten.
Sehr grob (v)eignet sich für grobe Fertigungsarbeiten.
Das wichtige Prinzip besteht darin, dass die allgemeine Klasse widerspiegeln sollte, was die meisten nicht spezifizierten Dimensionen erfordern, und nicht, was die anspruchsvollste Funktion erfordert. Kritische Merkmale sollten individuelle Toleranzen aufweisen.
Die Angabe einer guten allgemeinen Klasse zur Abdeckung einer Handvoll kritischer Dimensionen ist ein häufiger und kostspieliger Fehler. Es übt eine strenge Kontrolle auf alles aus, auch auf Funktionen, bei denen es keinen Zweck erfüllt, und die Kosten dafür zeigen sich im gesamten Teil und nicht in den wenigen Dimensionen, die es brauchten.
Was die Bearbeitung tatsächlich halten kann
Die Standardbearbeitungspraxis bei gewöhnlichen Metallen beträgt ohne besondere Maßnahmen etwa ±0,005 Zoll oder etwa ±0,127 mm. Dies ist bei normalen Vorschüben und Geschwindigkeiten mit routinemäßiger Befestigung und Inspektion erreichbar.
Eine strengere Leistungsfähigkeit ist stufenweise verfügbar, und jede Stufe verändert den Prozess:
Ungefähr ±0,001 Zoll (±0,025 mm)erfordert sorgfältigere Einstellungen, bessere Spannvorrichtungen, kontrollierte Werkzeuge und mehr Inspektion. Mit Standardausrüstung von einer kompetenten Werkstatt zu höheren Kosten erreichbar.
Ungefähr ±0,0005 Zoll (±0,0127 mm)erfordert Präzisionsgeräte, Temperaturstabilität und eine strenge Prozesskontrolle. Die Kosten steigen erheblich.
Enger als dasTypischerweise wird das Merkmal vom Fräsen und Drehen zum Schleifen, Honen, Läppen oder Drahterodieren verlagert, mit Inspektion in einer temperaturkontrollierten Umgebung.
Diese Zahlen sind allgemeiner Natur und variieren je nach Material, Merkmalstyp und Teilegröße. Eine kleine Bohrung in Aluminium verhält sich anders als ein langer Schlitz in Edelstahl. Behandeln Sie sie als Orientierung und bestätigen Sie die Fähigkeit anhand Ihrer spezifischen Funktion.
Warum Toleranz die Kosten steigert
Mehrere Mechanismen wirken zusammen.
Schnittparameter.Enge Toleranzen erfordern leichtere Schnitte und langsamere Vorschübe, was die Zykluszeit verlängert.
Befestigung.Um ein Teil stabil genug zu halten, um eine präzise Bearbeitung zu ermöglichen, ist möglicherweise eine kundenspezifische Spannvorrichtung anstelle einer Standard-Werkstückhalterung erforderlich.
Werkzeugverschleiß.Wenn ein Schneidwerkzeug verschleißt, verändern sich die Abmessungen. Eine enge Toleranz bedeutet, dass Werkzeuge häufiger gewechselt werden müssen, bevor die Abweichung das Toleranzband aufzehrt.
Thermische Effekte.Bei der Bearbeitung entsteht Wärme und Metall dehnt sich aus. Bei engen Toleranzen ist dies von Bedeutung und erfordert manchmal eine Stabilisierung des Teils vor den letzten Durchgängen oder der Inspektion.
Inspektion.Engere Toleranzen erfordern mehr Messungen, bessere Ausrüstung und kalibrierte Umgebungen. Auch die Messunsicherheit verbraucht einen Teil des Toleranzbandes, sodass eine Toleranz nahe der Leistungsfähigkeit des Messsystems tatsächlich enger ist, als es den Anschein hat.
Schrott.Wenn die Toleranzen enger werden, steigt der Anteil der Teile, die außerhalb dieser Toleranzen liegen. Dieser Ausschuss wird mit dem Preis der weitergegebenen Teile bezahlt.
Der Zusammenhang ist nicht linear. Die Halbierung einer Toleranz kann die Kosten einer Funktion mehr als verdoppeln, insbesondere in der Nähe der Grenzen eines bestimmten Prozesses.
Material beeinflusst die erreichbare Toleranz
Aluminiumlässt sich vorhersehbar bearbeiten und hält die Toleranzen gut ein, obwohl es sich mit der Temperatur stärker ausdehnt als Stahl, was für Arbeiten unter engen Bedingungen von Bedeutung ist.
Stahl und Edelstahlsind formstabil, belasten aber die Werkzeuge stärker, so dass verschleißbedingte Abweichungen gemanagt werden müssen.
Titanerzeugt Hitze und verfestigt sich, wodurch enge Toleranzen anspruchsvoller werden.
KunststoffeSie verändern sich erheblich mit Temperatur und Luftfeuchtigkeit, nehmen in manchen Fällen Feuchtigkeit auf und sind bei Schnittkräften weniger steif. Die bei Metall erreichbaren Toleranzen sind bei Kunststoff oft nicht erreichbar, und es ist ein häufiger Fehler, sie trotzdem anzugeben.
Bestätigen Sie bei Kunststoffen immer die erreichbare Toleranz mit dem Lieferanten, anstatt eine Metallspezifikation zu übertragen.
Praktische Toleranzstrategie
1. Standardmäßig wird die allgemeine Klasse verwendet, die die meisten Dimensionen benötigen.Normalerweise mittel für bearbeitete Teile.
2. Individuell tolerierbar sind nur Funktionsmerkmale.Lagerbohrungen, Passflächen, Dichtflächen, Merkmale zur Steuerung der Montage.
3. Fragen Sie bei jeder engen Toleranz, was ohne sie fehlschlägt.Wenn Sie nicht antworten können, entspannen Sie sich.
4. Berücksichtigen Sie die Toleranzstapelung.Verkettete Bemaßungen summieren die Toleranz. Wenn mehrere Bemaßungen kombiniert werden, um eine kritische Beziehung zu steuern, tolerieren Sie diese Beziehung entweder direkt oder verwenden Sie GD&T, um Merkmale auf gemeinsame Bezugspunkte zu verweisen.
5. Verwenden Sie einseitige Toleranzen, wenn die Richtung wichtig ist.Ein Loch, das durch eine Welle hindurchgehen muss, kann mit einer Toleranz von +0,05/-0,00 statt ±0,025 versehen werden, was dem Maschinisten das gleiche Gesamtband an der Stelle gibt, an der es nützlich ist.
6. Passen Sie die Toleranz an die Inspektion an.Eine Toleranz, die Sie nicht überprüfen können, ist keine Spezifikation, sondern eine Hoffnung. Bestätigen Sie, dass der Lieferant messen kann, was Sie angeben.
Standard-Referenztoleranzen
Über ISO 2768 hinaus erscheinen in Zeichnungen auch andere Normen, die es wert sind, anerkannt zu werden.
ISO 286behandelt Grenzwerte und Passungen für Wellen und Löcher unter Verwendung der Notation H7, g6. Dies ist die Standardmethode zum Festlegen von Passungen zwischen zusammenpassenden zylindrischen Teilen und sie ist präziser und wirtschaftlicher als die Erfindung von Plus-Minus-Werten.
Thread-StandardsDefinieren Sie Toleranzklassen für Gewindeelemente. Die Angabe einer Standardklasse ist besser als die individuelle Bemaßung von Gewinden.
Die Verwendung etablierter Standards, sofern vorhanden, ist im Allgemeinen besser als kundenspezifische Toleranzen, da beide Parteien sie verstehen und Prüfmethoden festgelegt sind.
Häufige Fehler
Kopieren eines Titelblocks, ohne ihn zu überprüfen.Die häufigste Ursache für unangemessene Allgemeintoleranzen.
Verschärfung der allgemeinen Klasse, um einige kritische Funktionen abzudecken.Wendet die Kosten überall an, statt dort, wo sie benötigt werden.
Festlegung von Toleranzen, die enger sind, als der Prozess aufrechterhalten kannDann werden Sie von den Kosten oder den Ausschussraten überrascht.
Übertragung von Metalltoleranzen auf Kunststoffteileohne Prüfung der Erreichbarkeit.
Toleranzstapelung wird ignoriertüber verkettete Dimensionen hinweg.
Angabe von Toleranzen, die nicht überprüft werden könnenmit vorhandener Inspektionsausrüstung.
Symmetrische Toleranzen bei einseitiger Anforderung, verschenkt nutzbares Band.
Die richtige Balance finden
Die Toleranzspezifikation ist der größte einzelne Einflussfaktor auf die Bearbeitungskosten und liegt vollständig in der Kontrolle des Konstrukteurs. Eine vor der Veröffentlichung unter Kostengesichtspunkten überprüfte Zeichnung zeigt häufig mehrere Merkmale, die eher aus Gewohnheit als aus Anforderung streng toleriert wurden.
Diese Überprüfung kostet einen Nachmittag und verändert den Angebotspreis in der Regel stärker, als dies bei einem Anbieterwechsel der Fall wäre. Unser Leitfaden zu Kostenfaktoren für die CNC-Bearbeitung behandelt die anderen Designentscheidungen, die ein Angebot beeinflussen.
Elite Mold Tech bietet vor der Angebotserstellung eine DFM-Überprüfung an, einschließlich spezifischer Kommentare dazu, welche Toleranzen die Kosten in die Höhe treiben und wo sie ohne funktionale Auswirkungen gelockert werden könnten. Wenn Sie eine Zeichnung senden, erhalten Sie diese Rückmeldung zusammen mit dem Angebot und nicht nur einen Preis.
Häufig gestellte Fragen
F: Was bedeutet ISO 2768-mK?
A: Allgemeine lineare Toleranzen der mittleren Klasse gemäß ISO 2768-1, kombiniert mit allgemeinen geometrischen Toleranzen der Klasse K gemäß ISO 2768-2. Dies gilt für Bemaßungen, die keine individuellen Toleranzangaben enthalten.
F: Welche Toleranzen kann die CNC-Bearbeitung standardmäßig einhalten?
A: Etwa ±0,005 Zoll oder etwa ±0,127 mm sind bei normalen Schnittparametern für unedle Metalle erreichbar. Die Leistungsfähigkeit ist zwar höher, erfordert jedoch eine sorgfältigere Prozesskontrolle und erhöht die Kosten.
F: Warum kostet die Verschärfung einer Toleranzerhöhung so viel?
A: Mehrere Effekte wirken sich zusammen: langsameres Schneiden, bessere Spannvorrichtung, häufigere Werkzeugwechsel, Wärmemanagement, mehr Inspektion und höherer Ausschuss. Die Beziehung ist nicht linear, insbesondere in der Nähe einer Prozessgrenze.
F: Sollte ich die feine allgemeine Toleranzklasse verwenden?
A: Nur wenn die meisten nicht spezifizierten Abmessungen dies tatsächlich erfordern. Durch die Verschärfung der allgemeinen Klasse zur Abdeckung einiger kritischer Merkmale werden die Kosten auf das gesamte Teil verteilt und nicht dort, wo sie benötigt werden.
F: Halten Kunststoffteile die gleichen Toleranzen ein wie Metallteile?
A: Im Allgemeinen nein. Kunststoffe bewegen sich mit der Temperatur und Feuchtigkeit, einige absorbieren Feuchtigkeit und sie sind bei Schnittkräften weniger steif. Bestätigen Sie die erreichbare Toleranz mit dem Lieferanten, anstatt Metallspezifikationen zu übertragen.