Illesztés típusai és tűrések – Áttekintés

A tűréshatárok és az illesztések kritikus fontosságúak a gyártóiparban. Technikai szempontból a tűréshatárok a megengedhető eltérést határozzák meg egy megadott tulajdonságtól, ilyen például a névleges méret. Biztosítják, hogy a termékek és az alkatrészek megfeleljenek az előírt minőségi szabványoknak.

Illesztések és tűrések

A gyártás- és formatervezés a tűréshatárokat mérettűrések, alaktűrések és helyzettűrések szerint különbözteti meg. A mérettolerancia meghatározza egy komponens megengedett eltérését egy várt mérettől (névleges mérettől) egy maximálisan megengedhető felső és egy maximálisan megengedhető alsó határértékkel. Minden egyes alkatrész egy bizonyos tűréshatáron belül készül. Ha két alkatrészt kombinálnak egymással, akkor a két alkatrész tűrésmezői kölcsönhatásba lépnek egymással. A két vagy több formatervezési elem közötti kapcsolatot illesztésnek nevezzük. A kerek illesztés például a tengely és a furat csatlakozása, amelyek méretezésük, méreteik és tűrésük szerint illeszkednek egymáshoz. Az illesztés arra a mechanikai érintkezési pontra utal, ahol az elemek kölcsönhatásba lépnek.

Az illesztések típusai

A következő típusú illesztések léteznek:

• Laza illesztés
• Szilárd illesztés
• Átmeneti illesztés

Laza illesztés

A laza illesztések a DIN-EN-ISO 286 szabvány szerinti illesztések, ahol a furat minimális mérete nagyobb vagy egyenlő (határesetben) a (c) tengely maximális méretével (c). Ez mindig (holt)játékot hoz létre a furat és a tengely összeszerelésekor. Bizonyos esetekben a hőtágulás, a felszerelés vagy az üzemi körülmények figyelembevétele érdekében laza illesztésre lehet szükség. Például csapágyas alkalmazásoknál a laza illesztés mindig a gördülő elemek vagy csúszófelületek szabad mozgását eredményezi a csapágyakban. Példák:

• H8/d9 - nagy hézag, rés jelenléte
• H7/g6 - kis hézag, szűk rés

Szilárd illesztés

Az interferencia-illesztések, más néven présillesztések a gépészeti tervezésben használt illesztési módszerek. Egy alkatrész szándékosan túlméretezve készül, hogy szorosan illeszkedjen a megfelelő komponens alapméretéhez.

Ez a présillesztés rögzített, állandó csatlakozást biztosít a tengely és a furat között. A csatlakozás csak nagy erővel és szükség esetén további melegítéssel lehetséges. Példa erre a H7/p6 illesztés, amely nyomás alatt csatlakozik.

Átmeneti illesztés

Az átmeneti illesztés a laza illesztés és a túlméretes illesztés köztes változata. Ez azt jelenti, hogy a laza illesztés vagy a sajtoló illesztés eredménye attól függ, hogy a tényleges mérések hol találhatók a tűrésmezőben. Az átmeneti illesztések manuálisan már nem kapcsolhatók össze, de pl. kis nyomáson (hamer) összeilleszthetők. Példa erre a H7/n6.

Illesztési rendszerek

Illesztési rendszereket vezettünk be a tűréshatárok számának csökkentése és a tűréshatárok használatának gyakorlatiasabbá tétele érdekében a gyártásban.

Alapfurat

Mivel könnyebb a külső átmérőt előállítani, mint a belső átmérőt, az egyszerűség és a költséghatékonyság miatt gyakran alkalmazzák az alapfurat elvét. A furatot mindig ugyanazzal a szerszámmal gyártják és tűrés az ISO tűrési rendszeren alapul. A DIN EN ISO 286-1 és a DIN EN ISO 286-2 szabvány nemzetközi tűrési szabványokat biztosít a méretekre és illesztésekre vonatkozóan, hogy biztosítsa az alkatrészek pontos gyártását és a minőségi szabványoknak való megfelelést. A furat átmérőjének tűrése az ISO tűrési rendszer szerinti, ahol a megfelelő tengely bármely toleranciamező-pozícióhoz van hozzárendelve. Az alapfuratok nagybetűvel vannak megjelölve, mint például H7.

Alaptengely

Az alapvető tengelyrendszer esetében a tűrés a tengelyre vonatkozik. A tűréshatárt a h-mezőn belüli ISO tűréshatár-rendszer határozza meg. Az alaptengelyt a DIN EN ISO 286-1 szabvány is meghatározza. A kapcsolódó tűrés a furatra tolódik. Az alaptengelyek kisbetűvel vannak megadva, pl. h7.

Kevésbé gyakoriak az alaptengelyek, de például hosszú tengelyű sebességváltóknál használatosak, vagy ha megfelelő tengelyt adnak meg, amely egyben vezetőelem is.

A mérettűrésekről további információk találhatók A mérettűrések alapjai és az illesztések kiválasztása című blogban.

Különböző tűrések

A tűréshatárok megengedhető eltéréseket jelentenek egy műszaki komponens vagy funkcionális csoport jellemzőitől; az említett tűréshatárokon belül az alkatrész vagy funkcionális csoport funkcionális megbízhatósága biztosított. A méretekkel, formákkal, helyzetekkel, hullámossággal és érdességgel kapcsolatos geometriai tűrések különösen fontosak a tervezési-műszaki tervezési folyamathoz.

De miért van szükség tűrésekre? Az alkatrészek a műszaki rajzokon méretezettek. Elméletileg a névleges méretek azokon leolvashatók. A tűréshatárokat azonban figyelembe kell venni, mivel a valóságban mindig lesznek eltérések a névleges méretektől, amikor alkatrészeket gyártanak (a 100%-os gyártási pontosság nem lehetséges). Ezeket általában funkcióspecifikus alapon határozzák meg, azaz a jövőbeni felhasználás, a környezeti feltételek és a más összetevőkhöz (ún. tűrésláncokhoz) való csatlakozás már figyelembe van véve a tervezés során. Tűréshatárok megadásakor vagy a toleraciamezők, vagy közvetlenül a megengedett eltérések (méretek) adhatók meg. Az alak- és helyzettűrések esetében a tolerált paramétereket a szabvány megfelelő szimbólumai határozzák meg.

A tűréshatárokra vonatkozó szabványok (2024. áprilisi állapot szerint) pl.:

• DIN ISO 2768-1 és DIN EN ISO 22081: Az általános tűréshatárokra vonatkozó előírások
• DIN EN ISO 1101: Alak- és helyzettűrési előírások
• DIN EN ISO 5459: Referenciákra és referenciarendszerekre vonatkozó előírások
• DIN EN ISO 8015: Tűrések meghatározása és specifikációja

Általános tűréshatárok

Az általános tűréshatárok minden olyan méretre vonatkoznak, amelyhez tűréshatár nincs kifejezetten meghatározva. A DIN ISO 2768-1 szabvány szabályozza a hosszúságok és szögméretek általános tűrését, a DIN EN ISO 22081 szabvány pedig az alak- és helyzettűréseket. Egy műszaki rajzon például a következő példa szerepelhet: ISO 2768-mf.

Például a következő pontossági osztályok léteznek a hossz- és szögméretekhez:

• f (kiváló), pl. precíziós mérnöki munka
• m (közepes), tipikus gépműhely besorolás
• c (durva), pl. öntvényekhez
• v (nagyon durva), pl. durva famegmunkáláshoz

Gyártási tűrések

A gyártás során a tűréshatárok lehetővé teszik, hogy az alkatrészek egymással felcserélhetők legyenek, feltéve, hogy ugyanazon tűréshatárokon belül készültek. Ez a gyártó függetlenségét is biztosítja. A tömeggyártás alapját a gyártási tűréshatárok képezik.   Az adott alkalmazástól függően hasznos lehet, ha a tervezés a felső vagy alsó határméretre hivatkozik. Ennek eredményeként, ha átdolgozásra van szükség, a módosítások ennek megfelelően felfelé vagy lefelé is végezhetők, anélkül, hogy a gyártási tűréshatár túllépésének kockázata fennállna. Például érdemes hivatkozni a furatok alsó határméretére, és például a tengelyek felső határméretére.

Méret tűrések

A mérettűrések méretspecifikációk, pl. a tervezőmérnök által megadott adatok, amelyeket figyelembe kell venni annak érdekében, hogy a tervezés működőképes legyen, pl. 110 mm (-5 mm, +10 mm). A tűréshatárok a maximális megengedett eltéréseket (fel/le) jelzik a névleges értéktől. Ez lehet százalékos specifikáció vagy maximális eltérés.

A felső vagy alsó mérettűrés a megengedett legnagyobb méret (felső határméret, maximális méret) és a legkisebb méret (alsó határméret, minimális méret) különbségéből számítható ki. A tűrésmező ezen határértékeken belül van. Minél pontosabb a tűrés, annál drágábbá válik a gyártási folyamat. Ezért a tűréshatárokat általában nem szabad túl szűkre szabni.

Golyóscsapágy tűrések

A tűrési osztály specifikációja egyszerű mérőeszközként használható a gördülőcsapágy (pl. radiális csapágy, axiális csapágy) gördülési pontossága érdekében. Japán gyártóként a MISUMI a JIS B0401 japán szabvány szerinti tolerancia osztályba tartozó termékeket szállít. A DIN vagy az ISO szabványtartományban a JIS B 1514 szabvány lefedi a megfelelő csapágytípusok ISO 492, ISO 199 és DIN 620 szabványait. A csapágy pontossága például a 2-es (P2), 4-es (P4), 5-ös (P5), 6-os (P6) és 0-ás (P0) tűrési osztályok szerint választható ki. JIS B 1514 (a zárójelben látható specifikációk a DIN 620 szabványnak felelnek meg). A 2-es csapágyosztály (P2) a legmagasabb minőségű csapágyakra és a költséghatékonyabb csapágyakra utal, a nagyobb tűréshatárok pedig a 0-ás osztályig (P0) emelkednek.