Toleranssit ja pinnankarheus Seppo Kivioja

Toleranssit ja pinnankarheus Seppo Kivioja 4. painos Espoo 2011

2 Sisältö 1 MITTATOLERANSSIT... 3 1.1 Yleisimmät toleranssikäsitteet... 3 1.2 ISOmittatoleranssijärjestelmä... 4 1.3 Sovitteen valinta... 6 1.4 Yleistoleranssit... 9 1.4.1 Pituus ja kulmamittojen yleistoleranssit (SFSEN 227681)... 9 1.4.2 Muita yleistoleransseja... 10 2 GEOMETRISET TOLERANSSIT... 11 2.1 Geometristen toleranssien tunnukset (SFSEN ISO 1101)... 11 2.2 Geometristen toleranssien merkintä piirustuksiin... 12 2.3 Geometriset yleistoleranssit (SFSEN 227682)... 15 2.3.1 Yksittäisten elementtien toleranssit... 15 2.3.2 Toisiinsa liittyvien elementtien toleranssit... 15 3 PINNANKARHEUS... 19 3.1 Pinnankarheuden suureita ja arvoja... 19 3.2 Pintamerkit (SFSEN ISO 1302)... 22 4 KONEENOSILLE SUOSITELTUJA TOLERANSSEJA... 24 4.1 Laakerien sovitteet... 24 4.1.1 Vierintälaakerit... 24 4.1.2 Liukulaakerit... 27 4.2 Napaliitokset ja akselinpäät... 29 4.2.1 Puristus ja kutistusliitokset (SFS 5595)... 29 4.2.2 Tasakiilaliitokset (SFS 2636)... 29 4.2.3 Kiristyselementit... 29 4.2.4 Akselinpäät (SFS 2631)... 30 KIRJALLISUUTTA... 31

1 Mittatoleranssit 3 1.1 Yleisimmät toleranssikäsitteet Tyydyttävän toiminnan takaamiseksi riittää työkappaleen valmistaminen siten, että sen mitta on kahden sallitun rajan eli toleranssin sisällä. Toleranssi ilmaisee valmistuksessa sallittavan mittavaihtelun. Piirustuksissa toleranssi ilmoitetaan ISOtunnuksin, numeroin (ero tai rajamitoin) tai yleistoleranssien avulla. Yleisimmät toleranssikäsitteet ovat: Nimellismitta (aiemmin perusmitta) on piirustusmerkinnällä määritetty täydellisen muotoisen elementin mitta. Nimellismittaa käytetään rajamittojen asettamiseen (kuva 11). Tosimitta on mittaamalla todettu elementin mitta. Eromitat (ylä ja alaeromitta) ilmoittavat, kuinka paljon tosimitta saa poiketa nimellismitasta. Ylempi rajamitta on mitallisen elementin suurin sallittu mitta. Alempi rajamitta on mitallisen elementin pienin sallittu mitta. Toleranssi on ylemmän rajamitan ja alemman rajamitan erotus. Toleranssiväli määrittää mitan eri arvot toleranssirajojen välissä ja toleranssirajat mukaanlukien. Toleranssivälin määräävät toleranssin suuruus ja asema nollaviivaan nähden. Toleranssialueen asema nollaviivaan nähden merkitään rei ille isoilla kirjaimilla ja akseleille pienillä kirjaimilla (kuva 12). Peruseromitta on ISOjärjestelmässä se rajaeromitta, joka määrittää toleranssivälin aseman suhteessa nimellismittaan. (Perus)toleranssiaste on ISOjärjestelmässä toleranssien ryhmä (esim. IT7), joka vastaa samaa tarkkuutta eri nimellismitoilla (taulukko 12). Menoraja (MMC) on tarkasteltavan mitatun elementin tila, jossa mittaelementti on kokonaisuudessaan siinä rajamitassa, missä sen materiaali on maksimissaan, esim. minimihalkaisijainen reikä ja maksimihalkaisijainen akseli. Minimiraja (LMC) on tarkasteltavan mitatun elementin tila, jossa mittaelementti on kokonaisuudessaan siinä rajamitassa, missä sen materiaali on minimissään, esim. maksimihalkaisijainen reikä ja minimihalkaisijainen akseli. Sovite on kahden toisiinsa liitettävän elementin (esim. akseli ja reikä) mittojen erosta (ennen asennusta) riippuva ominaisuus. Ahdistussovitteessa on ahdistus reiän ja akselin asentamisen jälkeen. Ahdistus on reiän koon ja akselin koon erotus ennen yhteensovittamista, kun akselin halkaisija on suurempi kuin reiän halkaisija. Välyssovitteessa on välys reiän ja akselin asentamisen jälkeen. Välys on reiän mitan ja akselin mitan erotus, kun akselin halkaisija on pienempi kuin reiän halkaisija. Välisovitteessa voi olla joko välys tai ahdistus riippuen reiän ja akselin tosimitoista. dmax Ylärajamitta d d min Alarajamitta Yläeromitta Alaeromitta + 0 Nollaviiva Nimellismitta Toleranssin suuruus Merkintä piirustuksiin ISOtunnuksin: 30f7 0020 0041,, 01,, eromitoin: 32 02 rajamitoin: 32, 1 31, 8 pelkällä nimellismitalla, johon sovelletaan yleistoleransseja Kuva 11. Akseliin liittyviä toleranssikäsitteitä ja toleranssien merkintätapoja.

4 Standardin ISO 2861 edellisessä painoksessa (1988) verhopintakriteeri oli oletusarvoisesti voimassa sovituskriteerinä mitallisen elementin mitalle. Standardi ISO 144051 muuttaa kuitenkin tämän oletusarvoisen sovituskriteerin kaksipistemittakriteeriksi. Tämä tarkoittaa, että muotoa ei enää hallita oletusarvoisesti mitan spesifikaatiolla. Useissa tapauksissa standardin ISO 286 tämän osan mukaiset halkaisijatoleranssit eivät ole riittäviä sovitteen tarkoitetun toiminnon tehokkaaseen hallintaan, ja standardin ISO 144051 mukaista verhopintakriteeriä voidaan tarvita. Verhopintavaatimus esitetään toleranssimerkinnän perässä olevalla tunnuksella L. Lisäksi geometristen muototoleranssien ja pinnan ominaisuusvaatimusten käyttäminen voi parantaa aiotun toiminnon hallintaa. 1.2 ISOmittatoleranssijärjestelmä ISOtoleranssit voidaan jakaa kolmeen ryhmään. Tarkimpia toleransseja sovelletaan mittausvälineisiin ja tarkkuuskoneisiin, keskimmäisiä käytetään tavanomaisessa koneenrakennuksessa ja karkeimpia toleransseja karkeassa valmistuksessa (taulukko 11). ITperustoleranssiasteiden lukuarvot on annettu taulukossa 12. Toleranssialueen asema nollaviivaan nähden merkitään rei ille isoilla kirjaimilla ja akseleille pienillä kirjaimilla (kuva 12). Tavanomainen valmistustarkkuus on esitetty taulukossa 13. Taulukko 11. ISOtoleranssien jaottelu (1). 1 Mittauslaitteiden ja tarkkuuskoneiden toleranssit (01...4) a) Mittapalat, tulkit, tarkkuusmittalaitteet b) Tarkkuuskoneet 2 Tavanomainen laite ja koneenrakennus (5...11) a) Tavallisimmat työstökoneet, sähkölaitteet, vierintälaakerien halkaisijat, tarkasti valmistetut reiät b) Tarkat rakenteet yleisessä koneenrakennuksessa c) Kohtalaista tarkkuutta vaativat rakenteet, yleisreiät, hiotut pyörötangot d) Vedetyt tangot e) Yleiset leveys ja pituustoleranssit, karkeahkot rakenteet 3 Karkea valmistus (12...18) a) Poratut reiät ja puristetut osat b) Lävistetyt reiät c) Valetut, valssatut ja taotut osat Toleranssiasteet 01...3 4 5...6 7 8 9 10...11 12...13 14 15...18 Taulukko 12. ITperustoleranssiasteiden lukuarvot (ote standardista SFSEN ISO 2861). Nimellismitta Perustoleranssiasteet mm IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 IT17 IT18 Toleranssit > m mm 3 0,8 1,2 2 3 4 6 10 14 25 40 60 0,1 0,14 0,25 0,4 0,6 1 1,4 3 6 1 1,5 2,5 4 5 8 12 18 30 48 75 0,12 0,18 0,3 0,48 0,75 1,2 1,8 6 10 1 1,5 2,5 4 6 9 15 22 36 58 90 0,15 0,22 0,36 0,58 0,9 1,5 2,2 10 18 1,2 2 3 5 8 11 18 27 43 70 110 0,18 0,27 0,43 0,7 1,1 1,8 2,7 18 30 1,5 2,5 4 6 9 13 21 33 52 84 130 0,21 0,33 0,52 0,84 1,3 2,1 3,3 30 50 1,5 2,5 4 7 11 16 25 39 62 100 160 0,25 0,39 0,62 1 1,6 2,5 3,9 50 80 2 3 5 8 13 19 30 46 74 120 190 0,3 0,46 0,74 1,2 1,9 3 4,6 80 120 2,5 4 6 10 15 22 35 54 87 140 220 0,35 0,54 0,87 1,4 2,2 3,5 5,4 120 180 3,5 5 8 12 18 25 40 63 100 160 250 0,4 0,63 1 1,6 2,5 4 6,3 180 250 4,5 7 10 14 20 29 46 72 115 185 290 0,46 0,72 1,15 1,85 2,9 4,6 7,2 250 315 6 8 12 16 23 32 52 81 130 210 320 0,52 0,81 1,3 2,1 3,2 5,2 8,1 315 400 7 9 13 18 25 36 57 89 140 230 360 0,57 0,89 1,4 2,3 3,6 5,7 8,9 400 500 8 10 15 20 27 40 63 97 155 250 400 0,63 0,97 1,55 2,5 4 6,3 9,7

5 Taulukko 12. ITperustoleranssiasteiden lukuarvot (jatkoa). Nimellismitta Perustoleranssiasteet mm IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 IT17 IT18 Toleranssit > m mm 500 630 9 11 16 22 32 44 70 110 175 280 440 0,7 1,1 1,75 2,8 4,4 7 11 630 800 10 13 18 25 36 50 80 125 200 320 500 0,8 1,25 2 3,2 5 8 12,5 800 1000 11 15 21 28 40 56 90 140 230 360 560 0,9 1,4 2,3 3,6 5,6 9 14 1000 1250 13 18 24 33 47 66 105 165 260 420 660 1,05 1,65 2,6 4,2 6,6 10,5 16,5 1250 1600 15 21 29 39 55 78 125 195 310 500 780 1,25 1,95 3,1 5 7,8 12,5 19,5 1600 2000 18 25 35 46 65 92 150 230 370 600 920 1,5 2,3 3,7 6 9,2 15 23 2000 2500 22 30 41 55 78 110 175 280 440 700 1100 1,75 2,8 4,4 7 11 17,5 28 2500 3150 26 36 50 68 96 135 210 330 540 860 1350 2,1 3,3 5,4 8,6 13,5 21 33 Standardissa SFSEN ISO 2862 esitetään reikien ja akselien yleisesti käytettyjen toleranssiluokkien rajaeromittojen lukuarvot. Kuva 12. Toleranssiasemien sijainti perusmittaan nähden.

Taulukko 13. Valmistusmenetelmien tarkkuus (7). 6 Sovitteiden toleranssit Yleistoleranssit Työstömenetelmä Hienot Keski Karkeat Tarkkuusaste 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Muovaava työstö Lastuaminen yleensä karkea keski hieno Akselien veto Sorvaus (akselit, reiät) kärkisorvi istukka NCsorvi Reikien työstö kierukkaporaus poraus + väljennys kalvinta Avarrus Avennus Hionta akselien pyöröhionta reikä Hienotyöstö laahinta hivellys 1.3 Sovitteen valinta Sovitteen valinnassa tulee ottaa huomioon laitteen toiminta. Erilaisia toleranssiasteita ja asemia (kuva 12) voidaan yhdistää pareiksi, joten erilaisia sovitteita saadaan aikaan suuri lukumäärä. Taloudellisista syistä valikoimaa rajoitetaan, jolloin esim. työkaluvalikoima pienenee. Reikäkantajärjestelmää (toleranssiasema H) käytettäessä tarvitaan jokaiselle käytetylle perusmitalle vain toleranssiasteiden edellyttämät erilaiset reikätyökalut ja tulkit. Akselikantajärjestelmää käytettäessä voidaan käyttää valmiita hiottuja ja vedettyjä tankoja, jotka on valmistettu htoleranssiasemaan. Taulukossa 14 on esimerkkejä em. sovitteiden käyttökohteista. Joissakin tapauksissa toleranssit tai pinnankarheus voidaan valita laskemalla mutta usein on turvauduttava kokemukseen. Sovitteen valinta voidaan tehdä taulukoiden avulla vertaamalla tunnettuun sovitteeseen (taulukko 14). Myös komponenttien valmistajat ja standardit antavat ohjeita sovitteiden ja pinnankarheuksien valitsemiseksi. Tavallisesti sovitteessa reiän toleranssi on yhtä astetta suurempi kuin akselin, koska reiän valmistaminen tarkasti on vaikeampaa kuin akselin. Taulukossa 15 on valikoima reikäkantajärjestelmän sovitteita eromittoineen. Samanarvoisten toleranssien valinta voidaan tehdä kuvan 13 avulla.

Taulukko 14. Esimerkkejä suositeltujen sovitteiden käyttökohteista (2). 7 Reikäkanta (SFS 2231) Käyttökohteita Akselikanta (SFS 2232) H7 H8 H9 H11 h6 h7 h8 h9 h11 s6 p6 m6 k6 js6 h6 g6 u7 h7 h8 Luja ahdistussovite. Liittäminen kutistamalla tai paineöljyllä. Vääntömomentin siirtoon ilman kiilaa. Ahdistussovite. Liittäminen puristamalla tai kutistamalla. Siirtää pienehkön vääntömomentin. Helppo ahdistussovite. Kestää pienen vääntömomentin. Laakeriholkki pesässään, hihnapyörä ja vinohampainen hammaspyörä kiilaliitoksella akselillaan. Pakotussovite. Koottava yleensä puristimella. Vaatii kiilavarmistuksen vääntömomenttia siirrettäessä. Helppo pakotussovite. Koottavissa vasaroimalla. Pysyvästi asennetut ketjupyörät ja suorahampaiset hammaspyörät akselillaan. Tartuntasovite. Liikutettavissa käsin tai kevyesti vasaroimalla. Purettavat hammas ja käsipyörät akselilla. h8 h11 Työntösovite. Liikutettavissa käsin. Pinolit, välirenkaat ja holkit, sokalla varmistetut navat. Työstökoneen karan liukulaakerit, siirrettävät kytkimet, vaihdettavat hammaspyörät. f8 f8 Liukusovite. Hitaasti liikkuvat liukulaakerit, männät sylinterissä, aksiaalisesti siirrettävät pyörät. e9 e9 Liukulaakerit pitkissä tai monilaakerisissa akseleissa, kampiakseleissa, vivuissa. d10 d10 Suurivälyksinen. Karkeat liukulaakeroinnit, suuret lämpötilaerot laakereissa. P7 P8 M7 K7 P7 P8 JS7 JS8 JS8 JS8 H7 H8 H8 H9 H11 F8 F8 F8 E9 E9 D10 D10 Kuva 13. Toleranssiasteiden IT7/6 ja IT6/5 samanarvoiset toleranssit (IT7/6: reiät vasemmalla, akselit alareunassa ja IT6/5: reiät alareunassa, akselit oikealla sivulla). Vinot janat esittävät erilaisia sovitteita (1).

Taulukko 15. Eromittoja reikäkantajärjestelmän sovitteille H7/IT6. 8 Nimellismitat H7 g6 h6 js6 k6 m6 p6 s6 t6 u6 v6 x6 > Eromitat Eromitat Eromitat Eromitat Eromitat Eromitat Eromitat Eromitat Eromitat Eromitat Eromitat Eromitat 3 3 6 6 10 +0,010 0 +0,012 0 +0,015 0 0,002 0,008 0,004 0,012 0,005 0,014 0 0,006 0,003 0 0,008 0,004 0 0,009 0,0045 +0,006 0 +0,009 +0,001 +0,010 +0,001 +0,008 +0,002 +0,012 +0,004 +0,015 +0,006 +0,012 +0,006 +0,020 +0,012 +0,024 +0,015 +0,020 +0,014 +0,027 +0,019 +0,032 +0,023 +0,024 +0,018 +0,031 +0,023 +0,037 +0,028 10 14 +0,018 0,006 0 0,0055 +0,012 +0,018 +0,029 +0,039 +0,044 14 18 0 0,017 0,011 +0,001 +0,007 +0,018 +0,028 +0,033 +0,050 +0,039 18 24 +0,021 0,007 0 0,0065 +0,015 +0,021 +0,035 +0,048 24 30 0 0,020 0,013 +0,002 +0,008 +0,022 +0,035 +0,054 +0,041 +0,064 +0,048 0 0,025 0,016 +0,002 +0,009 +0,026 +0,043 +0,070 +0,054 30 40 +0,025 0,009 0 0,008 +0,018 +0,025 +0,042 +0,059 40 50 50 65 +0,030 0,010 0 0,0095 +0,021 +0,030 +0,051 65 80 +0,072 +0,053 0 0,029 0,019 +0,002 +0,011 +0,032 +0,078 +0,059 80 100 +0,035 0,012 0 0,011 +0,025 +0,035 +0,059 100 120 120 140 140 160 160 180 180 200 200 225 225 250 +0,040 0 +0,046 0 +0,093 +0,071 0 0,034 0,022 +0,003 +0,013 +0,037 +0,101 +0,079 +0,117 +0,092 0,014 0,039 0,015 0,044 0 0,025 0 0,029 0,0125 +0,028 +0,003 0,0145 +0,033 +0,004 +0,040 +0,015 +0,046 +0,017 +0,068 +0,043 +0,079 +0,050 250 280 +0,052 0,017 0 0,016 +0,036 +0,052 +0,088 280 315 +0,125 +0,100 +0,133 +0,108 +0,151 +0,122 +0,159 +0,130 +0,169 +0,140 +0,190 +0,158 0 0,049 0,032 +0,004 +0,020 +0,056 +0,202 +0,170 315 355 +0,057 0,018 0 0,018 +0,040 +0,057 +0,098 355 400 +0,226 +0,190 0 0,054 0,036 +0,004 +0,021 +0,062 +0,244 +0,208 400 450 +0,063 0,020 0 0,020 +0,045 +0,063 +0,108 450 500 +0,272 +0,232 0 0,060 0,040 +0,005 +0,023 +0,068 +0,292 +0,252 +0,085 +0,066 +0,094 +0,075 +0,113 +0,091 +0,126 +0,104 +0,147 +0,122 +0,159 +0,134 +0,171 +0,146 +0,195 +0,166 +0,209 +0,180 +0,225 +0,196 +0,250 +0,218 +0,272 +0,240 +0,304 +0,268 +0,330 +0,294 +0,370 +0,330 +0,400 +0,360 +0,054 +0,041 +0,061 +0,048 +0,076 +0,060 +0,086 +0,070 +0,106 +0,087 +0,121 +0,102 +0,146 +0,124 +0,166 +0,144 +0,195 +0,170 +0,215 +0,190 +0,235 +0,210 +0,265 +0,236 +0,287 +0,258 +0,313 +0,284 +0,347 +0,315 +0,382 +0,350 +0,426 +0,390 +0,471 +0,435 +0,530 +0,490 +0,580 +0,540 +0,060 +0,047 +0,068 +0,055 +0,084 +0,068 +0,097 +0,081 +0,121 +0,102 +0,139 +0,120 +0,168 +0,146 +0,194 +0,172 +0,227 +0,202 +0,253 +0,228 +0,277 +0,252 +0,313 +0,284 +0,339 +0,310 +0,369 +0,340 +0,417 +0,385 +0,457 +0,425 +0,511 +0,475 +0,566 +0,530 +0,635 +0,595 +0,700 +0,660 +0,026 +0,020 +0,036 +0,028 +0,043 +0,034 +0,051 +0,040 +0,056 +0,045 +0,067 +0,054 +0,077 +0,064 +0,096 +0,080 +0,113 +0,097 +0,141 +0,122 +0,165 +0,146 +0,200 +0,178 +0,232 +0,210 +0,273 +0,248 +0,305 +0,280 +0,335 +0,310 +0,379 +0,350 +0,414 +0,385 +0,454 +0,425 +0,507 +0,475 +0,557 +0,525 +0,626 +0,590 +0,696 +0,660 +0,780 +0,740 +0,860 +0,820

1.4 Yleistoleranssit 9 1.4.1 Pituus ja kulmamittojen yleistoleranssit (SFSEN 227681) Standardia SFSEN 227681 käytetään koneistamalla valmistetuille kappaleille. Yleistoleranssien arvot vastaavat tavanomaista valmistustarkkuutta. Standardi määrittelee neljä tarkkuusluokkaa: f hieno, m keskikarkea, c karkea ja v erittäin karkea. Yleistoleranssien käytössä tulee ottaa huomioon seuraavat tapaukset: 1. Mikäli elementti vaatii toiminnallisista syistä yleistoleranssia pienemmän toleranssiarvon, pienempi toleranssi on merkittävä erikseen kyseisen nimellismitan viereen. 2. Jos elementin toiminta sallii saman tai suuremman toleranssin kuin yleistoleranssien arvot, toleranssia ei merkitä nimellismitan viereen vaan piirustukseen merkitään yleistoleranssi. 3. Säännöistä poiketaan silloin, kun elementin toiminta sallii yleistoleranssia suuremman toleranssin käytön ja suurempi toleranssi parantaa valmistuksen taloudellisuutta. Standardia sovelletaan seuraaville mitoille, joilla ei ole erillistä toleranssimerkintää: pituusmitat (ulko ja sisämitat, jonomitat, halkaisijat, säteet, viisteet yms.) kulmamitat (myös 90 :n kulmat, joita ei yleensä merkitä piirustuksiin) Standardi ei sovellu seuraaville mitoille: pituus ja kulmamitat, joiden toleranssivaatimuksen kattaa viittaus muihin yleistoleranssistandardeihin sulkuihin merkityt apumitat teoreettisen tarkat mitat, jotka on merkitty suorakulmaiseen kehykseen. Pituusmittojen yleistoleranssit ovat taulukoissa 16 ja 17. Taulukko 16. Pituusmittojen sallitut poikkeamat (mm). Toleranssiluokka Sallitut poikkeamat nimellismittaalueella Tunnus ja kuvaus > 0,5 1) > 3 > 6 > 30 > 120 > 400 > 1000 > 2000 3 6 30 120 400 1000 2000 4000 f hieno 0,05 0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 0,5 m keskikarkea 0,1 0,1 0,2 0,3 0,5 0,8 1,2 2 c karkea 0,2 0,3 0,5 0,8 1,2 2 3 4 v erittäin karkea 0,5 1 1,5 2,5 4 6 8 1) Nimellismitoille < 0,5 mm eromitat tulee merkitä vastaavan nimellismitan viereen. Taulukko 17. Ulkopuoliset säteet ja viisteet (mm). Toleranssiluokka Sallitut poikkeamat nimellismittaalueella Tunnus ja kuvaus > 0,5 1) > 3 > 6 3 6 f hieno m keskikarkea 0,2 0,5 1 c karkea v erittäin karkea 0,4 1 2 1) Nimellismitoille < 0,5 mm eromitat tulee merkitä vastaavan nimellismitan viereen.

10 Kulmamittojen yleistoleranssit rajoittavat vain viivojen tai pintojen viivaelementtien yleissuuntaa mutta ei niiden muotopoikkeamia. Kulmamittojen sallitut poikkeamat annetaan taulukossa 18. Taulukko 18. Kulmamittojen sallitut poikkeamat. Toleranssiluokka Kulman lyhyemmän sivun sallitut poikkeamat nimellismittaalueella (mm) Tunnus ja kuvaus 10 > 10 > 50 > 120 > 400 50 120 400 f hieno m keskikarkea 1 0 30 0 20 0 10 0 5 c karkea 1 30 1 0 30 0 15 0 10 v erittäin karkea 3 2 1 0 30 0 20 Kun yleistoleransseja sovelletaan, piirustuksen otsikkoalueeseen tai sen lähelle tehdään merkintä ISO 2768m, missä m on valittu toleranssiluokka. 1.4.2 Muita yleistoleransseja Yleistoleransseja on laadittu erilaisia työtapoja varten: termisesti (happi/polttokaasuliekillä) leikattujen pintojen laatuluokat ja mittatoleranssit (SFSEN ISO 9013) hitsattujen kappaleiden työtapakohtaiset toleranssit (SFSEN ISO 13920) valukappaleiden työtapakohtaiset toleranssit (SFSEN ISO 80623) muovipuristeiden toleranssit (SFS 3918). Yleistoleranssit määrittelevät sallitut eromitat niille piirustuksissa oleville mitoille, jotka ovat ilman toleranssimerkintää. Työtapakohtaisia toleransseja ei sovelleta suluissa oleviin mittoihin. Jollei toisin ole sovittu, ei työkappaleita, jotka eivät ole yleistoleranssien mukaisia, saa automaattisesti hylätä, ellei niiden toiminta ole heikentynyt.

2 Geometriset toleranssit 11 2.1 Geometristen toleranssien tunnukset (SFSEN ISO 1101) Geometrisilla toleransseilla määritellään muodon, suunnan ja sijainnin poikkeamille sekä heitolle sallitut rajat. Toiminnalliset vaatimukset ja osien vaihtokelpoisuus ratkaisevat minkälaista tolerointia kussakin tapauksessa on tarkoituksenmukaista käyttää. Jos elementille on annettu vain mittatoleranssi, tämä rajoittaa tiettyjä muoto ja sijaintipoikkeamia (esim. tasomaisuus ja yhdensuuntaisuus). Geometrisilla toleransseilla on mahdollista asettaa tietyille ominaisuuksille mittatoleransseista riippumattomia vaatimuksia. Esimerkiksi liukupinnan toiminta saattaa edellyttää mittatoleranssia tarkempaa tasomaisuusvaatimusta. Myös vierintälaakeroiduissa rakenteissa akselin lieriömäisyystoleranssille asetetaan suuremmat vaatimukset kuin mittatoleranssille. Toleroitujen ominaisuuksien tunnukset on esitetty taulukossa 21 (SFSEN ISO 1101). Osa merkinnöistä liittyy yksittäisten elementtien ominaisuuksiin (ei peruselementtiä), eli niitä ei verrata toisiin elementteihin. Toisiinsa liittyvissä elementeissä toleroitavaa elementtiä verrataan valittuun peruselementtiin. Toiminnallisista syistä riippuen voidaan peruselementtinä käyttää yhtä tai useampaa elementtiä. Taulukko 21. Toleroitujen ominaisuuksien tunnukset (SFSEN ISO 1101). Toleranssit Ominaisuus Tunnus Peruselementin tarve Muoto Suoruus Ei Tasomaisuus Ympyrämäisyys Lieriömäisyys Tasoviivan muoto Pinnan muoto Suunta Yhdensuuntaisuus Kyllä Kohtisuoruus Kulmaasento Tasoviivan muoto Pinnan muoto Sijainti Paikka Kyllä tai ei Samankeskisyys (keskipisteille), samaakselisuus (akseleille) Symmetrisyys Tasoviivan muoto Pinnan muoto Heitto Heitto Kokonaisheitto Kyllä 0,1 A A 0,1 A A

12 2.2 Geometristen toleranssien merkintä piirustuksiin Toleranssivaatimus kohdistuu ainoastaan niihin kohtiin, joihin se on merkitty. Ilmoitettu toleranssi koskee koko toleroitavaa elementtiä, ellei toisin ole ilmoitettu. Esimerkiksi 0,05/50 tarkoittaa, että toleranssi 0,05 sallitaan pituudelle 50 missä tahansa toleroidulla elementillä. Toleranssivaatimukset merkitään toleranssikehykseen (kuva 21). Viitenuolen suunta ilmoittaa toleranssin suunnan, ellei toleranssin edessä ole tunnusta. Peruselementin merkintä on esitetty kuvassa 22. Toleranssimerkinnän tulkinta riippuu siitä, miten kehys on liitetty elementtiin (kuva 23). Samaa merkintämenetelmää käytetään peruselementin kolmion sijoittamisessa. Taulukossa 22 on muutamia geometristen toleranssien käyttöesimerkkejä tulkintoineen. Jos samalle elementille tarvitaan useiden ominaisuuksien toleransseja, ne sijoitetaan allekkain oleviin toleranssikehyksiin. Kuva 21. Toleranssikehys merkintöineen. Kuva 22. Peruselementin merkintä. a) b) 0,1 Kuva 23. Toleranssikehyksen liittäminen elementtiin: a) toleranssi tarkoittaa mitoitetun osan keskiviivaa tai keskitasoa, b) toleranssi tarkoittaa sivuviivaa tai pintaa. Jos toleranssi liitetään suoraan keskiviivaan, se tarkoittaa keskiviivan tai tason kaikkia elementtejä. Samaa merkintämenetelmää käytetään peruselementin kolmion sijoittamisessa.

13 Taulukko 22. Esimerkkejä geometrisista toleransseista. Merkintä Toleranssialue Tulkinta Muototoleranssit Toleroidun lieriön mitatun (todellisen) akselin on oltava lieriön sisällä, jonka halkaisija on 0,1 mm. Mitatun (todellisen) pinnan on oltava kahden yhdensuuntaisen tason välissä, joiden keskinäinen etäisyys on 0,1 mm. Kartiopinnan jokaisen poikkileikkauksen mitatun (todellisen) kehän on oltava kahden samassa tasossa olevan samankeskisen ympyrän välissä, joiden säteittäinen etäisyys on 0,1 mm. Lieriön (todellisen) pinnan on oltava kahden samaakselisen lieriöpinnan välissä, joiden säteittäinen etäisyys on 0,1 mm. Suuntatoleranssit Pinnan jokaisen kuvatason suuntaisen mitatun (todellisen) viivan on oltava kahden toisiinsa nähden vakioetäisyydellä olevan viivan välissä, joiden keskinäinen etäisyys muodostuu halkaisijaltaan 0,1 ympyrästä ja jotka ovat symmetrisesti geometrisesti oikean muotoisen viivan kummallakin puolella. Mitatun (todellisen) pinnan on oltava kahden toisiinsa nähden vakioetäisyydellä olevan pinnan välissä, joiden keskinäinen etäisyys muodostuu halkaisijaltaan 0,1 pallosta ja jotka ovat symmetrisesti geometrisesti oikean muotoisen pinnan kummallakin puolella. Mitatun (todellisen) keskiviivan on oltava lieriön sisällä, jonka halkaisija on 0,1 ja jonka keskiviiva on yhdensuuntainen perussuoran A kanssa. 0,1 A A t t Tapin mitatun (todellisen) keskiviivan on oltava kahden yhdensuuntaisen tason välissä, joiden keskinäinen etäisyys on 0,1 ja jotka ovat kohtisuorassa perustasoa A vastaan. Mitatun (todellisen) keskiviivan on oltava kahden yhdensuuntaisen tason välissä, joiden keskinäinen etäisyys on 0,1 ja jotka ovat 60 :n (teoreettisesti oikea mitta) kulmassa perustasoa A vastaan.

14 Taulukko 22. Esimerkkejä geometrisista toleransseista (jatkoa). Sijaintitoleranssit Mitatun (todellisen) keskiviivan on oltava lieriömäisen alueen sisällä, jonka halkaisija on 0,1 ja jonka akseli on kyseisen reiän teoreettisesti oikeassa paikassa. Teoreettisesti oikea mitta sijoitetaan laatikkoon. Toleroidun lieriön mitatun (todellisen) keskiviivan on oltava lieriömäisen alueen sisällä, jonka halkaisija on 0,1 ja keskiviivana on perussuora A. Mitatun (todellisen) keskitason on oltava kahden yhdensuuntaisen tason välissä, joiden keskinäinen etäisyys on 0,1 ja jotka ovat symmetrisesti keskitason A (perustaso) suhteen. Heittotoleranssit Mitatun (todellisen) viivan on oltava jokaisessa yhteistä perusakselia AB vastaan kohtisuorassa tasossa säteen suunnassa kahden samassa tasossa olevan samankeskisen ympyrän välissä, joiden säteiden välinen ero on 0,1. Mitatun (todellisen) pinnan on oltava kahden samaakselisen lieriön välissä, joiden säteiden välinen ero on 0,1 ja joiden akselit yhtyvät yhteiseen perussuoraan AB. Mitatun (todellisen) viivan on oltava missä tahansa lieriömäisessä leikkauksessa, jonka akseli yhtyy perussuoraan A, kahden ympyrän välissä, joiden etäisyys on 0,1. Geometristen toleranssien käyttöä harkittaessa tulee ottaa huomioon seuraavia seikkoja: 1. Toleranssimerkintä on tarpeeton, jos tavanomaiset valmistusmenetelmät takaavat hyväksyttävän tuloksen. 2. Geometrinen toleranssi merkitään vain niihin kohtiin, jotka niitä vaativat. 3. Kappaleen keskiviiva, symmetriaviiva ja keskitaso ovat vain harvoissa tapauksissa sopivia peruselementtejä. 4. Heittotoleranssia tulee suosia, koska se on helposti mitattavissa. 5. Kohtisuoruus ja kulmaasento eivät ole kulmasuureita. 6. Mittatoleranssin ja geometristen toleranssien keskinäinen suhde on otettava huomioon.

2.3 Geometriset yleistoleranssit (SFSEN 227682) 15 Standardia SFSEN 227682 käytetään pääasiassa koneistamalla valmistetuille kappaleille. Yleistoleranssien arvot vastaavat tavanomaista valmistustarkkuutta. Standardi määrittelee kolme tarkkuusluokkaa H, K ja L. Yleistoleranssien käytössä tulee ottaa huomioon seuraavat tapaukset: 1. Mikäli elementti vaatii toiminnallisista syistä yleistoleranssia pienemmän toleranssiarvon, pienempi toleranssi on merkittävä erikseen kyseisen elementin viereen. 2. Jos elementin toiminta sallii saman tai suuremman toleranssin kuin yleistoleranssien arvot, toleranssia ei merkitä perusmitan viereen vaan piirustukseen merkitään yleistoleranssi. 3. Säännöistä poiketaan silloin, kun elementin toiminta sallii yleistoleranssia suuremman toleranssin käytön ja suurempi toleranssi parantaa valmistuksen taloudellisuutta. 2.3.1 Yksittäisten elementtien toleranssit Suoruuden ja tasomaisuuden yleistoleranssit on annettu taulukossa 23. Suoruuden toleranssi valitaan viivan pituuden perusteella, ja tasomaisuuden toleranssi tason pidemmän sivun tai ympyrämäisen pinnan halkaisijan perusteella. Taulukko 23. Suoruuden ja tasomaisuuden yleistoleranssit (mm). Toleranssi Suoruus ja tasomaisuustoleranssit nimellispituusalueilla luokka 10 > 10 > 30 > 100 > 300 > 1000 30 100 300 1000 3000 H 0,02 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 K 0,05 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 L 0,1 0,2 0,4 0,8 1,2 1,6 Ympyrämäisyyden yleistoleranssin arvo on sama kuin halkaisijan toleranssiarvo. Se ei kuitenkaan saa olla suurempi kuin taulukossa 26 annettu säteen heittotoleranssin arvo. Lieriömäisyyden yleistoleransseja ei ole määritelty. 2.3.2 Toisiinsa liittyvien elementtien toleranssit Yhdensuuntaisuustoleranssin arvo sama kuin mittatoleranssin tai tasomaisuus/suoruustoleranssin arvo, kumpi tahansa näistä on suurempi. Pitempi kahdesta elementistä valitaan peruselementiksi. Jos elementit ovat yhtä pitkät, kumpi tahansa voidaan valita peruselementiksi. Kohtisuoruuden yleistoleranssit ovat taulukossa 24. Pitempi kahdesta suoran kulman muodostavista sivuista valitaan peruselementiksi. Jos sivut ovat yhtä pitkät, kumpi tahansa voidaan valita peruselementiksi.

16 Taulukko 24. Kohtisuoruuden yleistoleranssit (mm). Toleranssiluokka Kohtisuoruustoleranssit lyhyemmän sivun nimellispituusalueilla 100 > 100 > 300 > 1000 300 1000 3000 H 0,2 0,3 0,4 0,5 K 0,4 0,6 0,8 1 L 0,6 1 1,5 2 Symmetrisyyden yleistoleranssit ovat taulukossa 25. Pitempi kahdesta elementistä valitaan peruselementiksi. Jos elementit ovat yhtä pitkät, kumpi tahansa voidaan valita peruselementiksi. Taulukko 25. Symmetrisyyden yleistoleranssit (mm). Toleranssiluokka Symmetrisyystoleranssit nimellispituusalueilla 100 > 100 > 300 > 1000 300 1000 3000 H 0,5 K 0,6 0,8 1 L 0,6 1 1,5 2 Samaakselisuudelle ei ole määritelty yleistoleransseja. Samaakselisuuspoikkeama voi olla äärimmäisessä tapauksessa yhtä suuri kuin taulukossa 26 annettu säteisheittotoleranssin arvo, koska säteisheittopoikkeama sisältää samaakselisuuspoikkeaman ja ympyrämäisyyspoikkeaman. Heiton yleistoleranssit on annettu taulukossa 26. Taulukko 26. Heiton yleistoleranssit (mm). Toleranssiluokka Heittotoleranssit H 0,1 K 0,2 L 0,5 Kun yleistoleransseja sovelletaan, piirustuksen otsikkoalueeseen tai sen lähelle tehdään merkintä ISO 2768K, missä K on valittu toleranssiluokka. Taulukossa 27 on sorvauksessa saavutettavia geometristen tarkkuuksien arvoja. Työkappaleen kiinnityslaitteilla ja menetelmillä on merkittävä vaikutus säteisheittoon sorvauksessa ja hionnassa (taulukko 28). Kun sorvattava kappale on pitkä, pelkkä istukkakiinnitys ei riitä. Silloin käytetään siirtopylkkään kiinnitettyä keskiökärkeä tukemaan kappaleen toista päätä. Kuvassa 25 on esitetty työkappaleen kiinnittäminen kolmileukaistukan ja keskiökärjen avulla. Kierre ja vapaareiät tehdään tavanomaisin porausmenetelmin. Taulukossa 29 on esitetty porattujen ja kierteitettyjen reikien kohtisuoruus.

Taulukko 27. Sorvauksessa saavutettavat geometriset tarkkuudet (kuva 24) (9). 17 Halkaisija (mm) > 30 120 120 315 315 630 630 1000 Ympyrämäisyys (mm) IT7 IT9 Ra 6,3 m 0,02 0,025 0,03 0,03 IT10 IT12 Ra 12,5 m 0,08 0,12 0,16 0,2 Samankeskisyys, samaakselisuus ja säteisheitto (mm) IT7 IT9 Ra 6,3 m 0,05 0,08 0,1 0,13 IT10 IT12 Ra 12,5 m 0,2 0,3 0,4 0,4 Kuva 24. Sorvatun kappaleen samaakselisuuden, säteisheiton ja ympyrämäisyyden merkintä piirustuksiin. Taulukko 28. Kiinnityslaitteiden ja menetelmien vaikutus säteisheittoon sorvauksessa ja hionnassa (2). Sorvaus Hionta Kiinnityslaite Säteisheitto (mm) Kiinnitysmenetelmä Säteisheitto (mm) Kolmileukaistukka kovat standardileuat kovat hiotut leuat pehmeät sorvatut leuat > 0,2 0,02 0,04 0,02 0,05 > 0,01 < 0,01 Pyörivät kärjet 0,02 0,03 Lämpökäsiteltyjen viisteiden varassa Hiottujen viisteiden varassa Kiinteät kärjet ja keskiöporaukset Hyvä istukka < 0,01 > 0,01 Kuva 25. Työkappaleen kiinnitys kolmileukaistukan ja keskiökärjen avulla (10).

18 Taulukko 29. Porattujen ja kierteitettyjen reikien kohtisuoruus (9). L (mm) D (mm) t (mm) D t A (1) 40 (1) 40 (40) 80 (2) 6 (6) 60 (2) 6 0,3 0,2 0,4 L (40) 80 (80) 120 (6) 60 (25) 60 Taulukossa 210 on annettu jyrsityn uran tai olakkeen keskitason symmetrisyys t (kuva 26). Uran ja olakkeen pinnankarheus Ra = 3,2 6,3 m ja ulkopinnat on koneistettu. Taulukko 210. Kuvan 26 mukaisen jyrsityn uran tai olakkeen keskitason symmetrisyys t (mm). Uran ja olakkeen pinnankarheus Ra = 3,2 6,3 m ja ulkopinnat on koneistettu (2). A (mm) 120 120 (120) 315 (120) 315 (315) 1000 (315) 1000 B (mm) 1 (5) 5 (120) 1 (5) 5 (315) 1 (5) 5 (1000) 0,15 0,1 0,15 0,15 0,15 0,2 0,25 0,15 0,25 0,2 0,25 0,3 0,3 0,2 0,3 0,3 0,3 0,4 L (mm) (6) 30 (30) 120 (120) 315 (315) 1000 (1000) 2000 (2000) 4000 0,3 0,4 0,5 0,3 0,5 0,6 0,3 0,4 0,5 0,4 0,5 0,6 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 B t C L A C A B 0,3 0,5 A L C t C Kuva 26. Uran ja olakkeen keskitason symmetrisyyden merkintä.

3 Pinnankarheus 19 3.1 Pinnankarheuden suureita ja arvoja Koneenosan pinta välittää osan toiminnan muihin osiin. Pinnan käyttäytyminen riippuu erilaisissa kuormitustilanteissa mm. muoto ja mittapoikkeamista, pinnankarheudesta sekä fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista. Geometrian osalta pinnan toimintakelpoisuus riippuu muotovirheiden ja pinnankarheuden yhteisvaikutuksesta (kuva 31). Karheiden pintojen kosketuksessa kuorma siirtyy osasta toiseen pinnankarheuden huippujen välityksellä (kuva 32). Työstetyn pinnan profiilin muoto riippuu valmistusmenetelmästä. Pinnankarheuden suureena käytetään yleisesti profiilin keskipoikkeamaa Ra, joka ei kuitenkaan kuvaa hyvin pinnan toimintaominaisuuksia esim. liukuvassa kosketuksessa (kuva 33). Kantokäyrä ilmaisee havainnollisesti pinnan todellisen kantavan osuuden kulumisen edistyessä (kuva 34). Muita pinnankarheussuureita ovat etenkin saksalaisessa kirjallisuudessa käytetty profiilinsyvyyttä R z sekä maksimiprofiilinsyvyys R y. Likimäärin R z (4 5)Ra. Naarmut ovat haitallisia väsytysrasitukselle alttiissa kohdissa sekä kohdissa, joissa kumi tai muovitiiviste hankaa pintaa. Tällöin maksimiprofiilinsyvyydelle asetetaan vaatimuksia. Uudessa standardissa maksimiprofiilinsyvyyden tunnus on Rz (vanha profiilinsyvyys Rz ei ole enää standardoitu). Kuva 31. Todellinen pinta. a) b) Kuva 32. Pintojen kosketukset kuormitettuna. n 1 Ra zi n i 1 Kuva 33. Pinnankarheuden profiili (a), erilaisia profiileja, joiden keskipoikkeama on likimain sama (b). Kuva 34. Profiilin kantokäyrä.

20 Saavutettavissa oleva pinnankarheus riippuu työstömenetelmästä. Taulukossa 31 on esitetty yleisimmillä valmistusmenetelmillä saatavia pinnankarheuden Raarvoja. Koneenosissa yleisesti käytettyjä arvoja on taulukossa 33. Pinnankarheuden ja toleranssien välillä ei ole mitään tarkkaa ja yksiselitteistä suhdetta. Pinnankarheuden keskipoikkeaman arvot ovat yleensä Ra = Toleranssialue/(10 25). Taulukossa 32 on annettu pinnankarheus toleranssiasteen perusteella. Taulukkoa voidaan käyttää valintaperusteena, jos pinnankarheudelle ei ole asetettu erityisiä toiminnallisia vaatimuksia. Taulukko 31. Pinnankarheus eri valmistusmenetelmillä (laajempi taulukko on lähteessä 2). Valmistusmenetelmä Pinnankarheus Ra ( m) Hiekkavalu Kokillivalu Painevalu Tarkkuusvalu Metallin ruiskupuristus Muovin ruiskupuristus Tarkkuustaonta Muottitaonta Pituussorvaus Tasosorvaus Pistosorvaus Poraus Avarrus Upotus Kalvinta Lieriöjyrsintä Otsajyrsintä Pyöröhionta Tasohionta Laahinta Hiveltäminen Polttoleikkaus Sahaus Taulukko 32. Pinnankarheus toleranssiasteen perusteella valittuna (2). Halkaisijaalue Toleranssiasteet (mm) IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 > Pinnankarheuden Raarvo ( m) 6...10 0,4 0,8 0,8 1,6 3,2 6,3 12,5 10 18 0,8 0,8 1,6 1,6 3,2 6,3 12,5 18 80 0,8 0,8 1,6 3,2 3,2 6,3 12,5 80...250 1,6 1,6 3,2 3,2 6,3 12,5 25 250...500 1,6 1,6 3,2 6,3 6,3 12,5 25