Tolleranze geometriche: indicazioni ausiliarie a disegno - Parte 2

La normativa ISO/GPS 1101 ha introdotto a partire dalla versione del 2012 (aggiornata con delle correzioni nel 2013) alcuni strumenti che hanno lo scopo di rendere la specifica geometrica di prodotto nel disegno tecnico non ambigua in alcune particolari situazioni. Tali strumenti sono stati essenzialmente confermati nell’ultima versione della normativa ISO 1101, quella del 2017, estendendone in alcuni casi la funzionalità.

Gli strumenti a cui stiamo facendo riferimento prendono il nome di:

• Intersection Planes;
  
  
• Orientation Planes;
  
  
• Direction Feature;
  
  
• Collection Planes.

I relativi simboli con i quali questi strumenti sono espressi a disegno sono riportati in Fig.1:

Fig. 1. Simbologia adottata nella normativa ISO 1101-2017 per identificare alcuni degli strumenti ausiliari che la normativa stessa mette a disposizione.

Abbiamo già avuto modo di discutere i dettagli relativi ad “Intersection Plane” ed “Orientation Plane” in uno dei precedenti articoli presenti nella Newsroom. Passiamo ora a vedere a cosa servono e come funzionano le “Direction Feature” e i “Collection Plane” in modo da esaurire la trattazione.

DIRECTION FEATURE

Le “Direction Feature” sono una delle tipologie di indicazioni ausiliarie che vanno inserite nei disegni tecnici. Servono a supportare una particolare “specifica geometrica” per rendere non ambigua la sua interpretazione. In particolare la “Direction Feature” va utilizzata con lo scopo di orientare l’ampiezza della zona di tolleranza quando:

• La feature che viene tollerata è una “Integral Feature” (la definizione di Integral Feature è presente nella ISO 17450 ed è considerata come una feature geometrica che appartiene alla superficie reale di un componente);
  
  
• Localmente l’ampiezza della zona di tolleranza non è diretta perpendicolarmente alla superficie.

Questo secondo requisito è strettamente necessario perché altrimenti si ricadrebbe in una delle regole di default nella definizione delle zone di tolleranza (che prevede appunto che l’ampiezza locale della zona di tolleranza sia definita, in mancanza di altre informazioni, in direzione normale alla superficie su cui viene applicata la tolleranza) cosa che renderebbe inutile l’indicazione esplicita della “Direction Feature”.

Descriviamo la sua applicazione andando a vedere un esempio pratico (Fig. 2):

Fig. 2. Alcuni tipici esempi di utilizzo dell’indicazione ausiliaria “Direction Feature” nella specifica geometrica di prodotto.

• Tolleranza di oscillazione circolare applicata alla superficie di rivoluzione. Le feature geometriche alle quali si applica la tolleranza sono delle sezioni circolari. In questo caso, in mancanza di indicazione esplicita della “Direction Feature”, vale la regola di default: le zone di tolleranze sono delle sezioni coniche (il valore di tolleranza rappresenta la distanza tra due circonferenze giacenti su un cono passante per la feature tollerata) con inclinazione variabile in quanto devono essere localmente dirette in direzione perpendicolare alla superficie stessa. L’indicazione esplicita della “Direction Feature” serve per alterare questa regola di default: nel caso del disegno tecnico di Fig. 2 infatti le zone di tolleranza saranno ancora delle sezioni coniche ma, a differenza di quanto avviene applicando la regola di default, con un angolo di inclinazione costante (in particolare 45° definiti utilizzando la TED – Theoretically Exact Dimension) spostandosi lungo l’estensione assiale;
  
  
• Tolleranza di circolarità applicata alla superficie cilindrica. In questo caso, per definizione, la zona di tolleranza è sempre orientata in direzione perpendicolare all’asse derivato dalla stessa superficie cilindrica. La zona di tolleranza è localmente diretta secondo la normale uscente rispetto alla feature tollerata. Essa è quindi definita come area compresa tra due circonferenze concentriche complanari distanti radialmente tra loro il valore di tolleranza (0,05 mm in questo caso). In questa situazione (come nel caso di feature sferiche) non è prevista l’indicazione di “Direction Feature”;
  
  
• Tolleranza di circolarità applicata alla superficie conica. In questo caso l’indicazione esplicita della “Direction Feature” serve per stabilire l’orientamento della zona di tolleranza che dovrà essere perpendicolare all’asse derivato dalla superficie conica stessa. La zona di tolleranza verrà costruita in questo caso in modo del tutto simile a quella prevista per la circolarità applicata alla superficie cilindrica descritta al punto precedente.

La tolleranza di circolarità (chiamata roundness nella ISO 1101, controllo di forma) rappresenta quindi un caso particolare. La zona di tolleranza è univocamente definita se la tolleranza geometrica è applicata a superfici sferiche o cilindriche. Per tutti gli altri casi (superfici assialsimmetriche come coni) è obbligatorio indicare la “Direction Feature” per evitare ambiguità di interpretazione. A questo punto resta da vedere come è possibile prescrivere per una superficie di rivoluzione differente da un cilindro o da una sfera un controllo di circolarità in direzione perpendicolare alla normale locale alla superficie stessa. Questo si ottiene applicando la specifica geometrica di Fig. 3:

Figura 3. Utilizzo della “Direction Feature” per prescrivere una zona di tolleranza orientata lungo la normale locale alla superficie.

La normativa prevede in questo caso l’utilizzo del simbolo di run-out circolare con l’obbligo di utilizzare come riferimento (Datum) la stessa feature che subisce la specifica geometrica. Attenzione che in questo caso si intende che la zona di tolleranza è diretta lungo la normale locale alla superficie conica e non deve essere considerata come diretta lungo l’asse derivato dalla feature stessa (asse B), questo sarebbe un errore. Questo è anche l’unico caso nel quale viene concesso l’utilizzo del simbolo di run-out per definire una “Direction Feature”; in tutte le altre situazioni ci si dovrà limitare ad utilizzare il parallelismo o la perpendicolarità oppure l’angolarità.

COLLECTION PLANE

Il “Collection Plane” si usano quando la specifica geometrica di prodotto prevede l’utilizzo dello strumento “All around”. In particolare il “Collection Plane” serve per identificare una famiglia di piani tra loro paralleli che servono a loro volta per individuare le feature geometriche sulle quali impatta l’applicazione dell’ ”All around”. Dal punto di vista pratico, una volta definito il “Collection Plane”, a tutte quelle feature la cui intersezione con il “Collection Plane” è rappresentata da una linea o da un punto si intende applicata la specifica geometrica alla quale è assegnato l’ “All around”. Vediamo un esempio pratico (Fig. 4):

Fig. 4. Applicazione di una tolleranza di profilo di superficie in “All around”. L’annotazione 3D è in questo caso ambigua se non supportata dall’indicazione ausiliaria “Collection plane”.

Al dimostratore rappresentato in Fig. 4 è assegnata una tolleranza di profilo di superficie (controllo di forma) in “All around”: questo significa che la specifica geometrica si intende applicata ad una collezione di feature geometriche piuttosto che alla sola feature alla quale è assegnata. Per identificare tutte le feature da collezionare è sufficiente percorrere un percorso chiuso che parte dal punto di indicazione della tolleranza geometrica e li ritorna. L’ambiguità in questo caso nasce dal fatto che il percorso non è univocamente determinato: si potrebbe percorrere un percorso chiuso indistintamente muovendosi in direzione parallela ad A o a B. La collezione di feature nelle due ipotesi cambia e di conseguenza cambia anche la specifica geometrica.

Nella Fig. 5 è rappresentato lo stesso dimostratore con una specifica geometrica che risolve la precedente ambiguità:

Fig. 5. Applicazione di una tolleranza di profilo di superficie in “All around”. L’indicazione ausiliaria “Collection plane” serve per identificare univocamente le feature geometriche alle quali si intende applicata la specifica geometrica.

In questo caso è infatti chiaro che l'insieme delle feature è determinata utilizzando la famiglia di piani paralleli ad A: tramite l’utilizzo dello strumento “Collection plane” è possibile individuare tutte le feature la cui intersezione con dei piani paralleli ad A è rappresentata da una linea. Tali feature sono evidenziate in verde nella Fig. 5.

In alcuni casi particolari (Fig. 6) è necessario far convivere nella stessa specifica geometrica diverse indicazioni ausiliarie come ad esempio “Intersection Plane” e “Collection Plane”.

Fig. 6. Applicazione di una tolleranza di profilo di linea in “All around”. Per rendere la specifica geometrica non ambigua è in questo caso necessario prescrivere due indicazioni ausiliarie: “Intersection plane” e “Collection plane”.

In questo caso infatti la tolleranza geometrica utilizzata è un profilo di linea e serve a definire:

• la direzione di definizione degli elementi lineari (perpendicolari a B) tramite l’utilizzo di “Intersection Plane”;
  
  
• qual è la collezione di feature a cui va applicata la precedente specifica geometrica con lo strumento “Collection Plane”.

I “Collection Plane” possono essere definiti utilizzando le seguenti opzioni:

• parallelo rispetto ad un Datum;
  
  
• perpendicolare rispetto ad un Datum;

• ad una inclinazione definita rispetto al Datum (per qualsiasi angolo diverso da 0° o 90°);
  
  
• simmetrico rispetto ad un Datum, i.e. che include il Datum stesso.

I Datum, cioè le feature che possono essere usate per definire i “Collection Plane”, sono superfici di rivoluzione (assi), comprese le superfici cilindriche, oppure superfici planari (piani).

Il ”Collection Plane” va necessariamente indicato nel caso la specifica geometrica sia fatta con annotazioni 3D sul modello CAD, mentre è solo raccomandato nel caso di specifica geometrica presente in un disegno 2D (technical drawing).

Con questo articolo si chiude la trattazione delle indicazioni ausiliarie a disegno così come previsto dalla ISO 1101. Seguiranno altri articoli per approfondire ulteriormente il linguaggio tecnico della specifica geometrica di prodotto, sempre piuttosto ostico da gestire ma sempre più indispensabile nell’ambito lavorativo dello sviluppo prodotto. 

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