Dopo aver approfondito gli aspetti principali che differenziano le tolleranze geometriche dalle tolleranze dimensionali, analizziamo ora le diverse tipologie di tolleranze geometriche. Ricordiamo che tali tipi di tolleranze sono classificate in funzione della tipologia di deviazioni che consentono di controllare; in particolare si possono identificare: tolleranze di forma, di orientamento e di posizione.
In questo articolo ci concentriamo sulle tre diverse tipologie di tolleranze geometriche di posizione: localizzazione, simmetria e coassialità (concentricità).
Tolleranza di localizzazione
Descrizione: la tolleranza di localizzazione è una tolleranza di posizione, prevede quindi la definizione del Datum Reference Frame (DRF) esprimendo un controllo di posizione relativo.
Si applica a tutte le features geometriche, comprese le Feature Of Size (FOS) e quindi agli elementi derivati dalle stesse. La loro definizione necessita della posizione nominale della feature che viene “quotata” rispetto al sistema di riferimento; tale posizione nominale può essere definita in modi diversi, ad esempio inserendo a disegno le BASIC DIMENSIONS (per ASME Y-14.5) o le TEDs (Therorical Exact Dimensions per ISO/GPS) che in gergo sono spesso definite come “quote quadrettate”. In alternativa è anche possibile omettere la definizione della posizione nominale a disegno ma in questo caso diventa strettamente necessario fornire il modello CAD del componente da produrre (tipicamente in formato STEP) inserendo a disegno una nota del tipo “Per le dimensioni mancanti fare riferimento al modello CAD 3D”.
La specifica geometrica si presenta come in figura, con la possibilità di applicare i modificatori di materiale Ⓜ e Ⓛ, rappresentativi della condizione di massimo e minimo materiale rispettivamente.
|
|||||
 |
|||||
Nella figura sopra la tolleranza di localizzazione è applicata a due casi: nella vista di sinistra i quattro fori sono quotati rispetto al DRF A|B|C con una tolleranza di localizzazione di 0.05 mm e hanno definite le posizioni nominali degli assi con le TED. Nella vista di destra il piano superiore è quotato con una tolleranza di localizzazione di 0.25 mm rispetto al datum A con definita la distanza nominale dal riferimento stesso tramite la TED.
Zona di tolleranza: considerando il caso dei quattro fori, si può vedere come davanti al valore della tolleranza sia stato inserito il simbolo di diametro ⌀, in questo modo, per ciascun foro, la zona di tolleranza:
- è di forma cilindrica con dimensione del diametro di 0.05 mm,
- ha l’asse ortogonale al datum A (piano di appoggio della piastra forata),
- è posizionata in funzione delle rispettive TED rispetto al datum B e al datum C.
Come esempio si prenda il foro in alto a sinistra che ha la posizione nominale dell’asse distante 19.50 mm dal datum B e 13 mm dal datum C. In questo caso, una volta prodotto il componente l’asse reali derivato dal foro in questione devrà giacere all’interno della rispettiva zona di tolleranza sopra definita. Tale controllo prevede necessariamente anche una limitazione delle deviazioni di orientamento e di forma (ortogonalità e rettilineità), nel rispetto della gerarchia di controllo delle deviazioni da parte delle tolleranze.
Spostando l’attenzione sul secondo esempio, per la feature planare (quotata con una tolleranza di 0.25 mm rispetto al datum A), la zona di tolleranza è tridimensionale è infatti:
- formata da due piani paralleli distanti 0.25 mm tra loro,
- disposti simmetricamente rispetto al nominale e paralleli al datum A.
Il piano nominale è distante 70 mm rispetto al datum A. La zona di tolleranza così definita controlla di conseguenza anche il parallelismo (orientamento) e la planarità (forma).
Tolleranza di simmetria
Descrizione: la tolleranza di simmetria è una tolleranza di posizione. Dal punto di vista concettuale valgono tutte le considerazioni fatte nell’ambito della tolleranza di localizzazione. La particolarità della tolleranza di simmetria è quella di limitare la posizione di piani medi oppure assi rispetto al piano di riferimento, quindi si applica solo a FOS.
La specifica geometrica si presenta come in figura, senza la possibilità di applicare i modificatori di materiale Ⓜ e Ⓛ.
|
|||||
 |
|||||
Nella figura sopra si può vedere la tolleranza di simmetria applicata ad una FOS interna. Precisamente la tasca di spessore 14 mm è quotata rispetto al datum A (FOS esterna di spessore 50 mm) con una tolleranza di simmetria di 0.05 mm.
Zona di tolleranza: la zona di tolleranza definita dalla simmetria è tridimensionale, infatti consta di due piani paralleli, distanti l’uno dall’altro il valore della tolleranza (0.05 mm in questo caso), posti simmetricamente rispetto al datum A. Il piano mediano derivato dovrà giacere all’interno della zona di tolleranza. In questo modo oltre alla posizione sono controllate indirettamente anche orientamento (parallelismo rispetto al datum A) e forma (planarità).
Tolleranza di coassialità
Definizione: la tolleranza di coassialità fa parte delle tolleranze di posizione. Dal punto di vista concettuale valgono tutte le considerazioni fatte nell’ambito della tolleranza di localizzazione. La particolarità della tolleranza di coassialità è la sua applicabilità soltanto a FOS assialsimmetriche (cilindri, coni, etc.). Il suo scopo è limitare la posizione dell’asse quotato rispetto all’asse di riferimento.
La specifica geometrica si presenta come in figura, senza la possibilità (questo è valido solo per per ASME Y14.5) di applicare i modificatori di materiale Ⓜ e Ⓛ.
|
|||||
 |
|||||
Nella figura sopra la tolleranza di coassialità è applicata alla FOS interna del tubo. Precisamente la tolleranza di coassialità controlla la posizione dell’asse della FOS interna rispetto all’asse della FOS esterna definita come datum A.
Zona di tolleranza: la zona di tolleranza definita è tridimensionale, consiste in un cilindro di diametro pari al valore della tolleranza (in questo caso 0.05 mm) coassiale rispetto all’asse del datum A. Per come è definita, la tolleranza di coassialità controlla anche orientamento e forma dell’asse (rispettivamente parallelismo dell’asse quotato rispetto al datum e rettilineità dell’asse).
Procedura di misurazione delle tolleranze di posizione
La procedura per la valutazione delle tolleranze di posizione prevede prima cosa di acquisire la geometria del componente fabbricato. L’acquisizione può essere effettuata indifferentemente con strumenti a contatto o a scansione. La “nuvola di punti” acquisita (geometria digitalizzata) è processata da software di controllo dimensionale che ne verifica la deviazione rispetto alla condizione nominale: la feature considerata, reale e quindi di forma, orientamento e posizione imperfetti, è confrontata con la zona di tolleranza (costruita secondo le indicazioni precedenti) a seguito dell’allineamento del componente secondo il sistema di riferimento (DRF) richiamato all’interno della definizione della tolleranza geometrica stessa.
_______________________________________________________________________________________
Il Dimensional Management è una metodologia ingegneristica che sfrutta alcuni strumenti per gestire in modo sistematico le tolleranze. L’obiettivo è quello di definire ed ottenere il livello di precisione necessario solo dove effettivamente serve per arrivare a produrre ad un livello qualitativo accettabile (dipendente dall’applicazione) minimizzando i costi.
Se vi interessa avere maggiori informazioni su questa metodologia e scoprire i vantaggi che la tua azienda avrebbe nell'integrarla all'interno dei suoi processi di progettazione e produzione contattaci, uno dei nostri esperti risponderà a tutte le tue domande.
