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1 Departamento de Ingeniería Mecánica Tecnología Mecánica I 67.15 Unidad 1_A: Ajustes y tolerancias Ajustes y tolerancias Temario Concepto de tolerancia Dimensionales Geometricas Necesidad, importancia y costo Rugosidad Concepto de ajuste Sistemas normales Normas ISA. Utilización de tablas. Tipos y calidades de acoplamientos Elementos de medición y control 2 Titulo de la Presentacion 1

4 Concepto de Tolerancia TOLERANCIA, es la diferencia permitida entre las cotas máximas y mínimas de una dimensión de una pieza: T = Mmáx. Mmín. Se expresa en milésimas de mm. (micrones µm.) Concepto de Tolerancia 5 Concepto de Tolerancia - ajustes 6 Titulo de la Presentacion 2

Ajustes y tolerancias 7 Imposibilidad de conseguir en la práctica una medida exacta Intercambiabilidad Fabricación económica Tablas normalizadas de ajustes y Tolerancias Concepto de Tolerancia La elección de las tolerancias no se hace en forma arbitraria, sino que deben tener en cuenta la funcionalidad del conjunto (ajuste), los costos y el principio de intercambiabilidad entre las piezas del conjunto o acoplamiento así como su relación con elementos standards. 8 Concepto TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS En determinadas ocasiones, p.ej. mecanismos muy precisos, la especificación de tolerancias dimensionales puede no ser suficiente para asegurar un correcto montaje y funcionamiento de los mecanismos. Una pieza puede ser correcta desde un punto de vista dimensional (diámetros de las secciones dentro de tolerancia) y no ser apta para el montaje. En la fabricación se producen irregularidades geométricas que pueden afectar a la forma posición y orientación de elementos constructivos de las piezas. (PROCESOS EQUIVOCADO) Titulo de la Presentacion 3

TOLERANCIAS DE FORMA, ORIENTACIÓN, POSICIÓN Y OSCILACIÓN Las tolerancias geométricas pueden ser: De forma limitan las desviaciones de un elemento geométrico simple a partir de su forma teórica perfecta. De orientación, situación y oscilación limitan las desviaciones relativas de orientación y/o situación entre dos o más elementos. La especificación de una tolerancia geométrica es siempre debida a exigencias de tipo funcional. Las características de las tolerancias geométricas se representan en planos por símbolos normalizados. CLASIFICACION Formas primitivas Formas complejas Orientación rectitud, planicidad, redondez, cilindricidad perfil, superficie paralelismo, perpendicularidad, inclinación Ubicación Oscilación concentricidad, posición circular radial, axial o total Estos símbolos se clasifican según: si los elementos son aislados si los elementos están asociados Titulo de la Presentacion 4

ELEMENTOS DE REFERENCIA Supresión de la indicación Referencias múltiples Especificaciones restrictivas: TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS GENERALES. UNE-EN 22768-2:1993 Tolerancias generales. Parte 2: Tolerancias para cotas geométricas sin indicación individual de tolerancia. (ISO 2768-2:1989 Se clasifican en tres clases (H, K y L) y se aplican a los elementos que no son objeto de una tolerancia geométrica individual. Las tolerancias geométricas generales abarcan todas las características de tolerancias geométricas, excepto las de cilindricidad, forma de una línea o superficie cualquiera, inclinación, coaxialidad, posición y oscilación total. La indicación de las tolerancias generales se hace en el cajetín del dibujo, o en sus inmediaciones, debiendo figurar: a) ISO 2768; b) clase de tolerancia, de acuerdo con la norma ISO 2768-1 c) clase de tolerancia, de acuerdo con la norma ISO 2768-2 TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS GENERALES. Titulo de la Presentacion 5

TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS GENERALES. Rugosidad Titulo de la Presentacion 6

Ra es el promedio aritmético de los valores absolutos de las alturas y(x) medidas a partir de la línea central. Rugosidad: Es el conjunto de irregularidades de la superficie. Definimos como Ra: El valor promedio de rugosidad en µm, en el cual se obtendrá de un promedio aritmético entre las crestas y valles en la superficies. Valor de Ra Orientación de la Rugosidad y el paso Continua con...rugosidad Titulo de la Presentacion 7

Rugosidad: Que valores de rugosidad dan los distintos procesos de fabricación Valor rugosidad media Prof. rugosidad media Sigue.. Equivalencias de rugo inch mm N1-N4 LA SUPERFICIE ES ESPECULAR N5-N6 LAS MARCAS DEL MECANIZADO NO SE APRECIAN NI CON LA VISTA NI AL TACTO PERO SI CON LUPA N7-N8 LAS MARCAS DEL MECANIZADO SE APRECIAN CON LA VISTA PERO NO AL TACTO N9-N12 LAS MARCAS DEL MECANIZADO SE APRECIAN CON LA VISTA Y AL TACTO Titulo de la Presentacion 8

Rugosidad: Valores obtenibles por proceso Fin Titulo de la Presentacion 9

COSTOS RELACIONADOS ACOTACION RUGOSIDADES SUPERFICIALES Titulo de la Presentacion 10

Concepto de Ajuste 32 Se entiende por ajuste ó asiento, a la reunión de dos piezas ó elementos, en relación con el servicio que han de prestar ó con la dependencia que ha de existir entre ellas. Concepto de Ajuste 33 A esta pareja de elementos se la llama eje y agujero (uno macho y otra hembra), pues encajan entre sí, con independencia de la forma geométrica que posean. Titulo de la Presentacion 11

34 Concepto de Ajuste Existen establecidos grados intermedios de ajustes, que dependen del valor relativo de las tolerancias con respecto a las cotas reales de la pieza, llamados márgenes de ajuste. En consecuencia, los ajustes se clasifican en 3 grupos: 1) Libre u holgado (con juego ó giro libre) 2) De sujeción ó apretado (bloqueado, forzado) 3) De deslizamiento (entrada suave, centrado) Concepto de Ajuste Los distintos grados de ajustes están normalizados por I.S.A. en la siguiente forma: - Juego fuerte - Entrada suave - Juego ligero - Adherencia - Juego libre - Arrastre - Juego libre justo - Forzado - Deslizamiento - A presión 35 Calidades de Ajuste Según el grado de precisión con que debe estar ejecutado el ajuste, se distinguen 4 calidades de ajuste, que en las normas I.S.A. se denominan así: 1) Calidad Extra - Precisa 2) Calidad Precisa ó Fina 3) Calidad Ordinaria, Mediana ó Corriente 4) Calidad Basta ó Grosera 36 Titulo de la Presentacion 12

37 Calidades de Ajuste Calidad Extra Precisa: llamada también de alta precisión, está destinada a la fabricación de instrumentos de medición. Calidad Precisa: es la de empleo más frecuente en la construcción de máquinas herramienta, eléctricas, motores de combustión interna, bombas, compresores, etc. Calidades de Ajuste Calidad Ordinaria: se adopta para mecanismos accionados a mano, árboles de transmisión, sus rodamientos y soportes, anillos de seguridad, vástagos de llaves, etc. Calidad Basta: se adopta para mecanismos de funcionamiento más rudo y para hacer posible la condición de intercambiabilidad. La inmovilidad para esta clase de ajuste se obtendrá por medios de fijación como chavetas, espinas, etc. 38 Sistemas de Ajuste Se han normalizado, dos sistemas de ajustes, denominándose ellos como sigue: 1º) Sistema de Agujero Único (Agujero Base) H 2º) Sistema de Eje Único (Eje Base) h 39 Titulo de la Presentacion 13

40 Sistemas de Ajuste Concepto de Ajuste en el sistema AGUJERO - EJE 41 Sistemas de Ajuste Concepto de Ajuste en el sistema EJE - AGUJERO 42 Sistemas de Ajuste Ajuste con juego Ajuste incierto Ajuste con aprieto Titulo de la Presentacion 14

43 Sistemas de Ajuste Se llama en ambos casos a la línea de origen de las discrepancias línea cero. En consecuencia, la medida nominal fija siempre la posición de la línea de cero. En las denominaciones I.S.A., la línea de cero se confunde con las letras H y h. En la consignación de una medida en el plano de una pieza de máquina, la dimensión nominal se indica por dos cotas límites. Normas de Tolerancia Conceptos Generales 44 Sistemas de ajuste: Los sistemas de eje único y de agujero único tienen una sola tolerancia para el eje ó para el agujero, y las diferentes clases de ajustes se obtienen dando diferentes tolerancias a agujeros ó a ejes, respectivamente. Normas de Tolerancia Conceptos Generales 45 Eje único: DS = 0 Agujero único: DI = 0. Unilateral Bilateral. Titulo de la Presentacion 15

Normas de Tolerancia Conceptos Generales 46 Calidad: es el grado de precisión con que se desea trabajar una pieza. La calidad se refiere a la tolerancia suelta y NO al conjunto eje agujero. Calidades 1 a 4: Calidades 5 a 11: Calidades 12 a 16: instrumentos de medición acoplamientos de maquinas estampado, fusión, colado Normas de Tolerancia 47 Normas de Tolerancia Conceptos Generales 48 Titulo de la Presentacion 16

Elección de Ajustes y Tolerancias I.S.A. 49 Elección de Ajustes y Tolerancias I.S.A. 50 Elección de Ajustes Sistema de Agujero Único 51 Agujero H6 Ajuste de extra Precisión Para los ejes, corresponde esta serie de ajustes: Ajuste forzado n 5 Ajuste de arrastre m 5 Ajuste de adherencia k 5 Ajuste de entrada suave j 5 Ajuste de deslizamiento h 5 Ajuste de juego libre g 5 Titulo de la Presentacion 17

Elección de Ajustes Sistema de Agujero Único Agujero H7 Ajuste Precision 52 Para los ejes, corresponde esta serie de ajustes: Ajuste a presión s 6 y r 6 Ajuste forzado n 6 Ajuste de arrastre m 6 Ajuste de adherencia k 6 Ajuste de entrada suave j 6 Ajuste de deslizamiento h 6 Ajuste de juego libre y justo g 6 Ajuste de juego libre f 7 Ajuste de juego ligero e 8 Ajuste de juego fuerte d 9 Elección de Ajustes Sistema de Agujero Único 53 Agujero H8 Ajuste Ordinario Para los ejes, corresponde esta serie de ajustes: Ajuste con deslizamiento h 8 y h 9 Ajuste con juego libre f 8 y e 9 Ajuste con gran juego libre d 10 Elección de Ajustes Sistema de Agujero Único 54 Agujero H11 Ajuste Basto Para los ejes, corresponde esta serie de ajustes: Ajuste basto según h 11, d 11, e 11, b 11, a 11. Titulo de la Presentacion 18

Elección de Ajustes Sistema de Eje Único 55 Eje h5 Ajuste de extra Precisión Para los agujeros, corresponde esta serie de ajustes: Ajuste forzado N 6 Ajuste de arrastre M 6 Ajuste de adherencia K 6 Ajuste de entrada suave J 6 Ajuste de deslizamiento H 6 y G 6 Elección de Ajustes Sistema de Eje Único Eje h6 Ajuste precision 56 Para los agujeros, corresponde esta serie de ajustes: Ajuste a presión S 7 y R 7 Ajuste forzado N 7 Ajuste de arrastre M 7 Ajuste de adherencia K 7 Ajuste de entrada suave J 7 Ajuste de deslizamiento H 7 Ajuste de juego libre y justo G 7 Ajuste de juego libre F 7 Ajuste de juego ligero E 8 Ajuste de juego fuerte D 9 Elección de Ajustes Sistema de Eje Único 57 Eje h8 y h9 Ajuste Ordianrio Para los agujeros, corresponde esta serie de ajustes: Ajuste de deslizamiento H 8 Ajuste de juego libre F 8 y E 9 Ajuste de juego fuerte D 10 Titulo de la Presentacion 19

Elección de Ajustes Sistema de Eje Único 58 Eje h11 Ajuste Basto Para los agujeros, corresponde esta serie de ajustes: Ajuste basto según H 11, D 11, C 11, B 11, A 11. Elección de Ajustes y Tolerancias I.S.A. 59 Para tolerancias en aplicaciones de rodamientos radiales de bolas y rodillos, tanto para ejes como para los alojamientos de la caja, existen tablas específicas. Los datos incluidos en ellas son válidos para aplicaciones normales en las que se aprovecha toda la carga del rodamiento y es el eje el que gira. Los datos indicados son para el caso de que los rodamiento van montados directamente sobre el eje. 60 Titulo de la Presentacion 20

61 Elección de Ajustes y Tolerancias I.S.A. 62 Concretando, el camino a seguir para la elección de las tolerancias es el siguiente: 1º) Elegir entre los sistemas de EJE ÚNICO ó AGUJERO ÚNICO. 2º) Elegir entre las calidades de ajuste. 3º) Elegir entre los diferentes tipos de ajustes. Denominación de acople entre un agujero y un eje Ejemplo #1: Ejemplos de Aplicación H7 h6 Sistema: Agujero Único Calidad: Precisa 1º) H = clase de asiento del agujero (deslizante) 2º) 7 = calidad ó precisión de ajuste del agujero 3º) h = clase de asiento del eje (deslizante) 4º) 6 = calidad ó precisión de ejecución del eje 63 Titulo de la Presentacion 21

64 Ejemplos de Aplicación Denominación de acople entre un eje y un agujero Ejemplo #2: h5 K6 Sistema: Eje Único Calidad: Extra Precisa 1º) h = clase de asiento del eje (semiapretado) 2º) 5 = calidad ó precisión de ajuste del eje 3º) K = clase de asiento del agujero (semiapretado) 4º) 6 = calidad ó precisión de ejecución del agujero 65 Ejemplos de Aplicación Las tolerancias con que necesitamos trabajar el eje para conservar el carácter de ajuste apretado semi-fijo se encuentran en la intersección de las columnas m6 y cota nominal 30 50 mm., resultando los valores límites +25, +9. Esto determina que la dimensión efectiva del agujero deberá estar comprendida entre las medidas 35.000 mm. y 35.025 mm., y la cota efectiva del eje entre 35.009 mm. y 35.035 mm. Ajustes de extra Precisión y Precisión Se utilizan en Máquinas Herramienta y en Maquinaria Fina: - Ajuste a prensa - Ajuste de deslizamiento - Ajuste forzado - Ajuste de juego libre justo - Ajuste de arrastre - Ajuste de juego libre - Ajuste de adherencia - Ajuste de juego ligero - Ajuste de entrada suave - Ajuste de juego fuerte 66 Titulo de la Presentacion 22

67 Ajuste Ordianrio Empleado cuando las exigencias de la medida ó exactitud no sean tan precisas como las que requiere para el ajuste de precisión. Se aplica solamente en ajuste móviles - Ajuste de deslizamiento - Ajuste de juego libre - Ajuste de juego fuerte Ajuste Basto Se utiliza en ajustes de piezas que tengan holgura amplia y una gran tolerancia de fabricación. Muy conveniente para mecanismos expuestos a la oxidación tales como aparatos de maniobras en las cubiertas de buques. - Asiento deslizante - Asiento giratorio holgado 68 Ejemplo de elección del Sistema de Ajuste 69 Ambos sistemas de ajuste (Eje único y Agujero único) presentan según los casos ventajas uno sobre el otro, pero no es posible preconizarlos de una manera general. Las circunstancias que el fabricante debe tener presente para discernir sobre el sistema que le conviene adoptar, están determinadas por: 1º) Costo de fabricación 2º) Costo de las herramientas, dispositivos y calibres. 3º) Condiciones de montaje Titulo de la Presentacion 23

Ejemplo de elección del Sistema de Ajuste 70 En el sistema de agujero único, las diferencias de cotas correspondientes (tolerancias) recaen sobre el eje. Si varios órganos de una misma máquina, por ejemplo la parte correspondiente a la piezas-hembra (agujero), deben ajustar indistintamente sobre un mismo eje, éste deberá presentar zonas de diferentes diámetros, trabajo difícil de realizar bajo el punto de vista técnico y su economía. Ejemplo de elección del Sistema de Ajuste 71 Contrariamente, utilizando el sistema de eje único, el eje tendrá un mismo diámetro en toda su extensión y las diferencias de ajuste se obtendrán por diferentes diámetros de los agujeros correspondientes. Tolerancias mínimas en trabajos mecánicos en serie 72 Torneado: Tolerancia de desbaste 0.13 mm. Øentre 6.5 y 13 mm. 0.18 mm. Øentre 13 y 25 mm. 0.25 mm. Øentre 25 y 50 mm. 0.40 mm. Ømayores de 50 mm. Titulo de la Presentacion 24

Tolerancias mínimas en trabajos mecánicos en serie 73 Torneado: Tolerancia de terminación 0.05 mm. Øentre 6.5 y 13 mm. 0.08 mm. Øentre 13 y 25 mm. 0.13 mm. Øentre 25 y 50 mm. 0.18 mm. Ømayores de 50 mm. Tolerancias mínimas en trabajos mecánicos en serie 74 Fresado: Fresado de una sola superficie 0.05 0.08 mm. Fresado de 2 ó más superficies 0.13 mm. Fresado con fresas de 3 cortes 0.08 mm. Fresado de forma 0.13 mm. Fresado frontal 0.1 mm., ancho 6.5 13 mm. 0.15 mm., ancho 13 19 mm. 0.2 mm., ancho 19-25 mm. Tolerancias mínimas en trabajos mecánicos en serie 75 Agujereado: 0.05 mm. Øentre 1 y 3.3 mm. 0.08 mm. Øentre 3.3 y 6.5 mm. 0.10 mm. Øentre 6.5 y 13 mm. 0.13 mm. Øentre 13 y 19 mm. 0.18 mm. Øentre 19 y 25 mm. 0.25 mm. Ø entre 25 y 50 mm. Titulo de la Presentacion 25

Tolerancias mínimas en trabajos mecánicos en serie 76 Escariado: Tolerancia a mano: 0.01 mm. Ø < 25 mm. 0.015 mm. Ø > 25 mm. Tolerancia a máquina: 0.013 mm. Ø<13 mm. 0.019-0.025 mm. Ø13-25 0.038 mm. Ø > 25 mm. Tolerancias mínimas en trabajos mecánicos en serie 77 Cepillado: tolerancias de 0.13 a 0.25 mm. Rectificado con muela: Rectificado cilíndrico plano: (periferia de la muela) Rectificado cilíndrico plano: (cara plana de la muela) 0.01 mm. 0.025 0.05 mm. Tolerancias mínimas en trabajos mecánicos en serie 78 Roscado: En torno (diámetro primitivo): 0.038 0.05 mm. Con fresa (diámetro primitivo): 0.025 mm. Con fresa (diámetros ext./int.): 0.05 mm. Fabric. en serie (diám. prim): 0.05 mm. Fabric. en serie (diám. ext./int.): 0.1 mm. Titulo de la Presentacion 26

Normas de Tolerancia Conceptos Generales 79 Tolerancias mínimas en trabajos mecánicos en serie 80 Máquina automática para hacer tornillos: Torneado (herr. común): 0.08 mm. Torneado (herr. de forma): 0.08 mm., ancho < 19 mm 0.1 mm., ancho 19-38 mm Fresado con fresa de ahuecar: 0.15 mm. hueco con Ø de 5 a 13 mm. 0.2 mm. hueco con Ø de 13 a 19 mm. 0.25 mm. hueco con Ø de 19 a 25 mm. Tolerancias mínimas en trabajos mecánicos en serie 81 Máquina automática para hacer tornillos: Taladrado: 0.05 mm. Ø < 13 mm. 0.038 mm. Øde 13 a 25 mm. Titulo de la Presentacion 27

Titulo de la Presentacion 28