Tolerancias Concepto de tolerancia En la realidad fabricar una pieza con dimensiones absolutamente exactas es imposible. No existe ni existirá una máquina ni proceso de fabricación que pueda lograr esto, por tal razón se debe permitir un grado de inexactitud en la fabricación de toda pieza. Ese grado de inexactitud depende de las exigencias requeridas para el funcionamiento adecuado de dicha pieza. Es decir, según la función que vaya a desempeñar. Si se trata de un eje sobre el cual se va montar un rodamiento, la tolerancia será de mayor "calidad" (mas estrecha) que si se trata de un pasador de una bisagra de puerta. Esta última permitirá un intervalo de tolerancia mayor (de menor "calidad"). La tolerancia dimensional tiene dos variables fundamentales: Posición de la tolerancia: se trata de la posición de la tolerancia con respecto a la línea cero. Esta puede estar por arriba, por abajo o sobre dicha línea. Esta variable está clasificada por letras como se indica en el gráfico citado. Si se trata de un agujero, la notación será con MAYUSCULA; si es de un eje entonces la notación será con minúscula. La posición de la tolerancia, que se encuentre en la zona positiva, queda determinada por la diferencia inferior y la que se encuentre en la zona negativa, por la diferencia superior Tolerancias Página 1
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Intervalo de tolerancia: refiere a la amplitud del intervalo. Este puede ser "ancho" o "angosto". Si se tiene una notación en milímetros por ejemplo de 45 +/- 1 mm, la dimensión máxima será de 46 mm, la mínima de 44 mm y el intervalo de tolerancia IT de 2 mm Ejemplo de notación de una tolerancia en forma numérica Tolerancias Página 3
Con los valores máximo y mínimo, es suficiente con poner los valores límite (a). Si la medida está limitada en un sentido único, después de la cifra de cota se debe colocar la indicación de máximo o mínimo (b). Ejemplo de notación de una tolerancia normalizada según la International StandarOrganization (ISO) 90 g5 215 H7 215 h7 24 F9 Conceptos básicos de tolerancias Dimensión: Nombre expresado en la unidad escogida, el valor numérico de una longitud (la dimensión es llamada cota cuando está inscrita en un diseño). Tolerancia: inexactitud máxima permisible en la fabricación de una pieza o elemento mecánico. Dimensión nominal: medida teórica de referencia a partir de la cual se fijan las dimensiones límite Dimensión efectiva (de para eje, De para agujeros): Es el valor real de una dimensión, determinada midiendo sobre la pieza ya construida. Dimensiones límites: Las dos dimensiones extremas admisibles de una pieza dentro de las cuales se debe encontrar la dimensión efectiva. Dimensión máxima: la más grande de las dimensiones límite. Dimensión mínima: la más pequeña de las dos dimensiones límite Diferencia: diferencia entre una dimensión y la dimensión nominal. Diferencia superior e inferior: Diferencia algebraica entre la dimensión máxima/mínima respectivamente y la dimensión nominal correspondiente Línea cero: Es la línea de diferencia nula y corresponde a la dimensión nominal. Las diferencia positivas están por encima y las negativas por debajo. Calidad: En un sistema normalizado de tolerancias y ajustes, conjunto de tolerancias consideradas como correspondientes a un mismo grado de precisión para todas las dimensiones nominales Tolerancias Página 4
Ejemplo: Procedimiento para interpretar una tolerancia dimensional Para interpretar una tolerancia dimensional, vamos a seguir el ejemplo siguiente: Llevar a notación numérica 47 G5: En el gráfico de posiciones observamos que el intervalo está por encima de la línea cero. Tolerancias Página 5
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En la tabla anterior (valores de la posición de la tolerancia) encontramos la distancia a dicha línea cero: o Ubicamos el grupo de medidas que contenga 47 o Luego vamos sobre la columna G o Identificamos el número que está en la intersección de la fila y columna mencionadas. Vemos que el dato es 9 micras que es igual a 0,009 mm o Observamos en la gráfica del ejercicio la ubicación de dicha posición Tolerancias Página 7
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Ahora vamos a la tabla siguiente (valores de la tolerancia según calidad) y encontramos el intervalo de tolerancia IT: o En la primera columna identificamos el grupo de medidas que contiene 47 (es el de 30mm a 50mm) o Luego vamos sobre la columna 5 o La cifra que está en la intersección de la fila y columna mencionada es 11 micras que es igual a 0.011 mm. o Este será el IT Con los anteriores datos se completa la gráfica del ejercicio y de allí se obtiene la notación numérica: Tolerancias Página 9
Unidad de tolerancia ISO Definidos los conceptos de tolerancia, diferencias, ajuste, etc., la normalización encara el problema de fijar valores para cada caso particular de dimensión de medidas nominales, fijando un valor de la unidad de tolerancia internacional i, en función de los mismos dado por la expresión: D: diámetro nominal en milímetros.(*) i queda expresada en micrones. Se fija 20ºC como temperatura de referencia para todas las mediciones y dimensionamientos. A fin de restringir el número de unidades de tolerancia en su aplicación práctica, en la técnica del dimensionamiento se considera: 1. Un campo de diámetros comprendido entre 1 y 500 mm, hoy extendido a 10 m. 2. Una subdivisión de ese campo total en grupos, dentro de cada cual la unidad de tolerancia es la misma, resultando su valor, de tomar el D, para aplicar en (1), como la media geométrica de los diámetros extremos del grupo D1 y D2, o sea: Tolerancias Página 10
Por ejemplo, para el segundo grupo de medidas nominales (más de 3 hasta 6 mm), tenemos: De donde: Los grupos de dimensiones son: 1 a 3; más de 3 hasta 6; más de 6 hasta 10; más de 10 hasta 16; etc. Nota: Las Tablas de Ajustes y Tolerancias adjuntas, contienen los datos normalizados de las Diferencias, y Tolerancias para todas las medidas nominales, correspondientes a las diferentes calidades que se describen a continuación y posiciones de tolerancia que se verán posteriormente. Calidad o precisión del trabajo. Tolerancias fundamentales Las diferentes construcciones mecánicas requieren diversos grados de precisión. Así por ejemplo, los instrumentos de medición, los calibres destinados a la verificación y control de las fabricaciones en serie, los mecanismos que deben funcionar a velocidades muy elevadas, etc., requieren una gran precisión y por consiguiente tolerancias de fabricación muy pequeñas. En cambio, para máquinas agrícolas, aparejos, grúas, piezas fundidas, etc., la precisión puede ser muy baja. La gran diversidad de mecanismos que pueden presentarse en el universo de la mecánica requiere tener a disposición un rango amplio de variantes de precisión, que ofrezca al proyectista suficientes opciones para elegir la mas apropiada para el caso a resolver. Ello dio origen a que la ISO estableciera 19 grados de precisión llamados calidades. La norma DIN, divide todos esos grados de precisión en cuatro grupos, que son: extrapreciso, preciso, mediano y basto. Los 19 grados de ISO que van de IT 01, IT 0, IT 1... IT17, desde el más preciso al más basto, establecen una amplia gama para aplicar la más adecuada para cada uno de los trabajos de la industria mecánica moderna. A cada una de esas 19 calidades, le corresponde un cierto número Ut de unidades de tolerancia que son múltiplos enteros de i, a partir de la calidad 5, a la que se le asigna Ut = 7 unidades de tolerancia, y desde la cual, las Ut se escalonan en progresión geométrica de razón 1,6 (raíz quinta de 10). La cantidad de unidades asignadas a cada calidad IT figuran en la Tabla siguiente: Tolerancias Página 11