Mittatoleranssit

TkT Harri Eskelinen
1




Toleranssi on mitan, muodon, suunnan tai sijainnin
sallittu vaihtelu koneenosassa.
Koneenosan valmistustarkkuutta mitataan edellisten
lisäksi mm. pinnanlaatua kuvaavilla suureilla.
Käytännön koneenrakennuksessa ei ole järkevää vaatia
absoluuttisen tarkkoja mittoja, vaan koneenosalle
asetetaan sen toiminnan kannalta tarpeelliset toleranssit,
joiden sisällä syntyvät valmistusepätarkkuudet ovat
hyväksyttävissä.
Mittatoleranssilla tarkoitetaan koneenosan mittojen
sallittua vaihtelua esimerkiksi valmistusepätarkkuuksista
johtuen.
2
MITTA
Akselin
halkaisija
Hihnan uran
leveys
3
MUOTO
Laakerisijan
ympyrämäisyys
4
SUUNTA
Akselin ja rungon yhdensuuntaisuus
5
SIJAINTI
Ohjausreikien
paikka
6
SIJAINTI
Laakerisijojen
sama-akselisuus
7
Sallittu mittatoleranssi voidaan koneenrakennuksessa esittää dokumenteissa neljällä eri
tavalla:

1) Ilmoittamalla mitalle sallittu ylä- ja alaraja (esim. 50 +/- 0.1)

2) Ilmoittamalla mitalle ISO-toleranssijärjestelmän mukaisesti
haluttu toleranssiluokka (esim. 50H7)

3) Ilmoittamalla noudatettava yleistoleranssi (esim. ISO 2768-m)

4) Ilmoittamalla noudatettava työtapakohtainen toleranssi
(esim. SFS-EN ISO 8062-1..3, ”Muotilla valmistettujen
kappaleiden mittatoleranssit ja geometriset toleranssit ”)
8
Esimerkki yhteen liitettävien osien eromittojen yksinkertaisesta
esitystavasta ilmoittamalla sallitut toleranssit suoraan perusmittojen
jälkeen.
9

Perustoleranssiaste IT
◦ Kertoo mitan vaihteluvälin suuruuden luokiteltuna
nimellismittaryhmittäin
◦ Kuvataan kirjaimilla IT sekä perustoleranssiasteen ilmoittavalla
numerolla , esim. IT 01… IT 18

Peruseromitta
◦ Kertoo mitan vaihteluvälin sijainnin ideaaliseen mittaan nähden
nimellismittaryhmittäin (= mistä sallittu vaihteluväli alkaa)
◦ Kuvataan peruseromitan kirjaintunnuksella, esim. A, B, C…

Toleranssiluokka
◦ Toleranssiluokan merkintä koostuu peruseromitan
kirjaintunnuksesta, jota seuraa perustoleranssiasteen numero
(esim. H13, f9)
10

Nimellismittaryhmä
◦ Sallitut mittavirheet on ryhmitelty kappaleen
toleroitavan mitan mukaan nimellismittaryhmiksi
◦ Samaan nimellismittaryhmään kuuluvilla mitoilla on
sama sallittu mittojen vaihtelu kussakin
toleranssiluokassa

Toleranssipiirros
◦ Graafinen esitys perustoleranssiasteelle ja
peruseromitalle tiettyä nimellismittaryhmää koskien
◦ Havainnollistaa peruseromitan etumerkin vaikutuksen
ja mitan sallitun vaihteluvälin sijainnin
11
“Toleranssitolppa”
Toleranssialueen suuruus voidaan määrittää, kun tiedetään
perustoleranssiaste. Toleranssialueen sijainti voidaan määrittää
kun tiedetään peruseromitta. Näiden avulla saadaan määrätyksi
mittaa koskevat toleranssirajat eli ylempi ja alempi rajaeromitta.
12
PERUSEROMITAN
KIRJAINTUNNNUS ”F”
Perustoleranssiasteen ja peruseromitan kirjaintunnuksen
merkitys toleranssipiirrosta käyttäen.
13
Nimellismittaryhmät:
• Perustoleranssiasteita
ja peruseromittoja
koskevat taulukot on
laadittu
nimellismittaryhmittäin
• Esimerkiksi kaikilla
mitoilla välillä
50 … 80 mm
perustoleranssiasteen
ilmoittama vaihteluväli
on yhtä suuri.
14
Tarkkuus paranee
Vaihteluväli
kasvaa
Tarkkuus huononee
15
“Väljiä”
“H”:n peruseromitta on nolla
“Ahtaita”
Reikien toleranssiasemien sijainti toleranssipiirrosta käyttäen.
16
“h”:n peruseromitta on nolla
“Ylimittaisia”
“Alimittaisia”
Akseleiden toleranssiasemien sijainti toleranssipiirrosta käyttäen
17
Esimerkki peruseromittataulukosta reikiä varten
18
Esimerkki peruseromittataulukosta reikiä varten
19
Esimerkki peruseromittataulukosta akseleita varten
20
Esimerkki peruseromittataulukosta akseleita varten
21
Esimerkki akseleille valmiiksi lasketuista eri toleranssiluokkien
ylemmistä ja alemmista rajaeromitoista (SFS-EN ISO 286-2)
Peruseromitan
kirjaintunnus
Perustoleranssiasteen
numero
22
Sovite on kahden yhteen liitettävän
koneenosan liittymisen “luonne”, joka
aiheutuu koneenosien välisestä
mittaerosta ennen niiden asennusta
 Sovite voi olla

◦ välys-,
◦ väli- tai
◦ ahdistussovite.

Sovitteen merkintä esim. Ø 100 H7/f8
23
Laakerin sisähalkaisijan sovite akselille
24
Laakerin ulkokehän sovite rungon
laakerisijaan
25
D= 100
“f8”
“H7”
26
Sovitteen merkintätavat dokumenttiin. Oikeanpuoleisin on
suositeltavin, koska myös liitettävien osien eromitat esitetään
27

Toleranssiluokat valitaan sen mukaan, tarvitaanko
liitettävien osien välillä toiminnallisista syistä esim.
◦ liikkumismahdollisuus
◦ säätömahdollisuus
◦ momentin tai voiman välitys.

Perustoleranssiasteet valitaan sen mukaan, kuinka
tarkasti haluttu halkaisijaero halutaan määrätä
◦ esim. haluttu liikkeessä esiintyvä välys

Vaihtamalla sopivasti toleranssiluokkaa, yhteen
liitettävien osien välille saadaan nk. samanveroisia
sovitteita, joilla välyksen tai ahdistuksen lukuarvot
ovat samat. Samaan käyttökohteeseen löydetään
siten useita sopivia ratkaisuja.
28



Yleisesti suositeltavassa nk. reikäkantajärjestelmässä
reiän peruseromittaa kuvaava kirjaintunnus on “H”
Reikäkantajärjestelmässä reiän peruseromitta on aina
nolla
Reikäkantajärjestelmässä sovitetta säädellään:
◦ muuttamalla reiän perustoleranssiastetta esim. H5, H6 tai H7…
◦ muuttamalla akselin peruseromittoja g6, h6, js6, k6 tai p6…
◦ muuttamalla akselin perustoleranssiastetta g7 tai g8, h6 tai h7...
29
Esimerkki periaatteellisesta sovitepiirroksesta
reikäkanta-järjestelmässä
30


Tavallisimpien sovitteiden välyksen ja ahdistuksen
minimi- ja maksimiarvot on suoraan taulukoitu ISOstandardissa käytännön suunnittelutyön
helpottamiseksi
Sovitteen eromittojen ääriarvot on silti osattava myös
laskea itse peruseromitoista ja perustoleransseista
lähtien, koska esim.
◦ Koneenosien kuluessa tarvitaan alkuperäiseen sovitteeseen
sopiva varaosa, jolloin on selvitettävä uudelta osalta
vaadittavat eromitat samanarvoisen sovitteen valmistamiseksi
◦ Luotettavuustekninen mitoitus käyttää hyväkseen vain tiettyä
%-osuutta sovitteen mitta-alueesta
◦ Standardien sovitetaulukoita täydennetään koko ajan mm.
mikromekaniikan sovelluksia varten (tarkempia ja pienempiä
mittoja), jolloin on osattava laskea tarkoituksenmukaiset
sovitteiden lukuarvot uusia käyttötarkoituksia varten
31
Esimerkki perusmittaryhmittäin laaditusta sovitetaulukosta
32
4 Sovitetehtävän ratkaisu
Tehtävä: Määritä sovitteen Ø100 H7/f8 luonne ja sovitteen
min./max. ahdistus/välys perustoleransseista ja
peruseromitoista lähtien.
Ratkaisun päävaiheet ovat seuraavat:
 1) Päätellään sovitteen luonne suoraan sovitepiirrosta
käyttäen.
 2) Määritetään kummankin liitettävän osan ylemmät ja
alemmat rajaeromitat perustoleranssiaste- ja
peruseromittataulukoita käyttäen.
 3) Lasketaan min./max. ahdistus/välys.
33
Vaihe 1
34
Vaihe 2a
35
Vaihe 2b
36
Vaihe 3
37
Edellisen sovitteen koneenosien ylemmän ja alemman rajaeromitan saisi
Siis myös suoraan SFS-EN-ISO 282-2 taulukoista!
38
5 Soviteen valintasuosituksia
Sovitteiden nimityksiä:
A
H
D
I
S
T
U
S
K
A
S
V
A
A
39
40
Sovitteiden käyttökohteita:
41
6 Yleistoleranssit






Dokumentissa esitetyn koneenosan mittojen valmistustarkkuuteen
sovellettava yleistoleranssi (standardin numero) esitetään
dokumentin otsikkoalueessa sille varatussa paikassa.
Yleistoleranssien käytöllä pyritään saavuttamaan seuraavia etuja:
1) Dokumenttien lukeminen helpottuu, koska kaikkia yksittäisiä
mittoja ei ole tarpeen toleroida
2) Suunnittelu- ja dokumentointityö helpottuvat, jos on mahdollista
valita yleistoleranssi siten, että laitteen toiminnan vaatimat
toleranssivaatimukset täyttyvät pelkällä yleistoleranssilla
3) Yleistoleranssin lisäksi merkityt muut toleranssivaatimukset
tulkitaan heti toiminnan ja laadunvarmistuksen kannalta keskeisiksi
tarkistettaviksi kohteiksi
4) Jos yleistoleranssi voidaan valita vastaamaan oman konepajan
valmistustarkkuutta, on se myös edullisin tapa huolehtia
valmistuksen laadusta


Esimerkki:
SFS-EN 22768-1 “Ilman toleranssimerkintää
olevien pituus- ja kulmamittojen toleranssit”:
◦ Dokumentin otsikkoalueeseen merkitään standardin
numero ja toleranssiluokka esim. ISO-2768-m
◦ Toleranssiluokkia on neljä:




hieno “f”
keskikarkea “m”
karkea “c”
erittäin karkea “v”
ISO 2768:n mukaiset toleranssiluokat f, m, c ja v. Huomaa, että
mittojen vaihtelu on aina muodossa “+/- lukuarvo”
44

Standardi koskee:
◦ koneistettujen ja metallilevystä valmistettujen
kappaleiden pituus- ja kulmamittoja
◦ pituus- ja kulmamittoja, jotka on valmistettu
koneistamalla toisiinsa yhteen liitetyt osat

Standardi ei koske:
◦ mittoja, joissa on jokin muu toleranssivaatimus
◦ suluissa olevia apumittoja
◦ teoreettisesti oikeiksi merkittyjä mittoja
7 Työtapakohtaiset toleranssit


Eräissä tapauksissa pelkkä työtapakohtainen
toleranssi riittää määrittämään mittatoleranssit
(merkitään dokumentin otsikkoalueeseen).
Esimerkkejä työtapakohtaisista toleransseista
(huomaa monien standardien päivitykset EN- tai
ISO-standardeiksi viime vuosina):
◦
◦
◦
◦
◦
◦
Lastuava työstö
Terminen leikkaus
Hitsaus
Valaminen (muottiin valmistettavat osat)
Meistotekniikka
Takominen
Esimerkki työtapakohtaisten toleranssien käytöstä:
Valukappaleen dokumentin otsikkoalueen kohtaan merkitään haluttu valukappaleen
toleranssiaste tekstinä esim: ” ISO 8062-3 – DCTG 12 ”.
47
8 Esimerkkejä toleroitavista kohteista
ERÄITÄ ESIMERKKEJÄ:
–Laakereita koskevat vaatimukset
–Kiilaliitoksia koskevat vaatimukset
–Hammaspyöriä koskevat vaatimukset
–Pidätinrenkaiden uria koskevat vaatimukset
–Tiivistimien asettamat vaatimukset
–jne. jne.
48







Kiilaliitoksen standardi
Pidätinrenkaiden standardit
Hammaspyörien standardit
Koneenosan valmistajan luettelot (esim. laakerit ja
tiivistimet)
Em. erilaisten liitosten ja sovitteiden valintaohjeistot
(esim. hammaspyörän liittäminen akseliin)
Asennusohjeet (esim. kiilahihna-asennukset)
Työtapakohtaisten toleranssien standardit (esim. valettu
hammasvaihteen runko, hitsattu palkkirakenne)
49
9 Tietokoneavusteiset keinot



ISO-toleranssijärjestelmän mukaiset osien eromitat
saadaan suoraan SolidWorks-ohjelman valikoista eri
sovitteita varten
Valittaessa standardikoneenosia valikoista
sovellusohjelma voi esittää osan valmistajan
suosittelemaa sovitetta tai toleransseja dokumenttiin
Tolerointeja ja sovitteita koskevat tiedot on tavalla tai
toisella sisällytettävä joko 2D- tai 3D-dokumentteihin,
koska itse CAD-malli tai siitä tuotetut STL- tai DXFtiedostot sisältävät “vain” absoluuttisen tarkan
geometrian ellei käytössä ole piirrepohjaisia järjestelmiä
10 Esimerkki toleranssimitoituksesta
Laske oheisessa kokoonpanossa laakereille tulevan aksiaalisen
välyksen/ ahdistuksen minimi ja maksimi. Tarvitaanko
laakereille säätölevyjä?
Ulkokehät vastaavat
kansien olakkeisiin
Sisäkehät vastaavat
akselin olakkeisiin
51
Ulkokehät vastaavat
kansien olakkeisiin
Sisäkehät vastaavat
akselin olakkeisiin
52
Akseliolakkeen sallittu vaihtelu on välillä: min. 65.850 ja max. 66.000
53
Rungon pituuden sallittu vaihtelu on välillä: min. 100,000 ja max. 100,150
54
ISO 2768-m
Kannen olakkeen pituuden sallittu vaihtelu on välillä: min. 2,900 ja max. 3,100
Huom! Valmistaja on päättänyt noudattaa yleistoleranssia ISO 2768-m !
55

Laakerin leveyden sallittu poikkeama laakerin valmistajan mukaan
on välillä:
◦ min. 13,880 ja max. 14.000

Laakereilla eniten aksiaalivälystä, kun (luvut itseisarvoja):
◦
◦
◦
◦
runko pisimmillään (0,150)
akseliolake lyhyimmillään (0,150)
kannen olakkeet 2 kpl lyhyimmillään (0,100 + 0,100)
laakerit 2 kpl kapeimmillaan (0,120 + 0,120)

Yhteensä aksiaalista välystä max. 0.740 mm

Laakereilla vähiten aksiaalivälystä kun (luvut itseisarvoja):
◦
◦
◦
◦

runko lyhyimmillään (0,000)
akseliolake pisimmillään (0,000)
kannen olakkeet 2 kpl pisimmillään (0,100 + 0,100)
laakerit 2 kpl leveimmillään (0,000 + 0,000)
Yhteensä aksiaalista puristusta max. 0.200 mm