Metrología

Ajustes y tolerancias

Ajuste

Ajuste es la relación mecánica existente entre dos piezas que pertenecen a un mecanismo, máquina o equipo industrial, cuando una de ellas encaja o se acopla en la otra.

Eje.- Cualquier pieza que deba acoplarse dentro de otra.

Agujero.- Alojamiento donde se introduce el eje

Según las dimensiones que tengan, pueden darse dos casos:

A.- Que el eje sea menor que el agujero, con lo cual entrará con mas o menos facilidad. (Juego)

B.- Que el eje, sea mayor que el agujero, por cuya razón no entrará (Interferencia), a menos que realicemos alguna operación (calentar la pieza con agujero, enfriar el eje, o aplicar una gran presión para forzar éste acoplamiento).

Tolerancia

Se llama tolerancia al “error admitido”

Medida nominal (N) : es la medida básica o de partida en la ejecución de una pieza.

Es decir la cota o línea de cero del dibujo, la que se desearía obtener.

Medida máxima (Max): es la medida límite mayor que la nominal.

Medida mínima (Min): es la medida límite menor que la nominal.

Tolerancia (T) ó Zona de tolerancia: es la diferencia entre la medida máxima y la medida mínima:

T = Max-Min.

Diferencia superior (DS): es la diferencia entre la medida máxima (Max) y la nominal (N):

DS = Max - N Diferencia inferior (DI): es la diferencia entre la medida mínima (Min) y la nominal (N): DI = Min - N

Dimensión o medida real (MR): es la medida que tiene la pieza una vez terminada, debiendo ser: Min ≤ MR ≤ Max

Sistema de ajuste

Estos sistemas nacen del hecho de considerar cual de los dos elementos del par de piezas a fabricar puede asumir la característica de normal o básico, y cual de ellos deber permanecer como elemento variable o no normal.

Estos sistemas se denominan de AGUJERO ÚNICO y de EJE ÚNICO, y tienen la característica de que el que se tome como base se construye de una medida uniforme (medida nominal contemplando la tolerancia correspondiente).

En tanto el otro se construye con dimensiones mayores o menores permitiendo la variación de la tolerancia de ajuste de modo de obtener el juego "J" o aprieto "A" correcto.

Sistema de agujero único

Toma como elemento base el agujero, siendo común para todos los ejes que se fabriquen.El punto de origen o línea de cero en este sistema es la medida mínima del agujero (DI), que coincide con la nominal (N), o sea que la diferencia superior es 0:

DI = Min - N = 0 ⇒ Min = N

Sistema de eje único

Toma como elemento base el eje siendo común para todos los agujeros de los bujes o cojinetes que se fabriquen. El punto de origen o línea de cero en este sistema es la medida máxima del eje, que coincide con la nominal, o sea que la diferencia superior es 0:

DS = Max - N = 0 ⇒ Max = N

El ensamble de un eje en un agujero se puede realizar de dos modos fundamentales:

-holgados (con juego), o -apretado (sin juego), -existiendo una posición intermedia llamada deslizamiento.

Además existen grados intermedios de ajustes, que dependen del valor relativo de las tolerancias con respecto a las cotas reales de la pieza (márgenes de ajuste).

Juego (J)

Deslizamiento (Dz)

Aprieto (A)

a e

a e

a e

θ θ

θ θ

θ θ

⟩

=

⟨

Juego máximo (Jmax): es la diferencia entre la medida máxima del diámetro del agujero y la mínima del diámetro del eje.

Juego mínimo (Jmin): es la diferencia entre la medida mínima del diámetro del agujero y la máxima del diámetro del eje.

Aprieto máximo (Amax): es la diferencia entre la medida máxima del diámetro del eje y la mínima del diámetro del agujero.

Aprieto mínimo (Amin): es la diferencia entre la medida mínima del diámetro del eje y la máxima del diámetro del agujero.

Grados de ajustes: Normalizados por ISA (International Standard Asociation) en distintos grados de ajustes, siendo éstos los siguientes:

- Juego fuerte; juego ligero; juego libre; juego justo.

- Deslizamiento: sin juego o con juego.

- Aprieto; entrada suave: adherencia; arrastre; forzado; a presión.

En el sistema ISA se denomina calidad al grado de precisión con que se desea trabajar una pieza.

La calidad se refiere a la tolerancia de las dimensiones de cada pieza en sí, y no al conjunto de piezas que deben encastrar entre sí.

Tolerancias fundamentales

La unidad de medida para los diámetros de las piezas es elmilímetro mm y la unidad de medida para las tolerancias es la mícra (milésima parte del milímetro).

La temperatura de referencia, es la de 20ª Centígrados.

En la tabla que se adjunta, figuran los 18 grupos de calidades ISO de mecanizado que hay homologados y en cada casilla figura el valor en micras (0,001 mm) que existe entre la cota máxima y la cota mínima de cada valor nominal que se considere.

ISA distingue cuatro calidades de ajustes, según el grado de precisión con que debe ejecutarse el mismo, siendo éstos los siguientes:

1º- Calidad extra precisa: de alta precisión, está destinada a la fabricación de instrumentos de medición, de laboratorio o para piezas que necesitan un elevado grado de precisión (IT1 al IT4).

2º- Calidad precisa o fina: es la más frecuentemente usada en la construcción de máquinas-herramientas, motores de combustión interna, bombas, compresores, etc. (IT5 al IT7)

3º- Calidad ordinaria, mediana o corriente: se adopta para mecanismos accionados a mano, árboles de transmisión, anillo de seguros, vástagos de llaves, etc. (IT8 al IT11)

4º- Calidad basta o gruesa: se adopta para mecanismos de funcionamiento más rudos y con el objeto de lograr intercambiabilidad, como pasadores, palancas de bombas manuales, algunas piezas de máquinas agrícolas, fundidas, laminadas, etc. (IT12 al IT6)

Posición de tolerancias

Las letras mayúsculas de la A a la H, corresponde a tolerancias de hembras cuyo valor está por encima de la cota nominal, siendo el valor mínimo de la letra H el que corresponde con el valor nominal de la cota.

Las letras mayúsculas de la J a la Z, corresponde a tolerancias de hembras cuyo valor está por debajo de la cota nominal.

Las letras de la tolerancia van acompañadas de un número que corresponde a la calidad de mecanizado que se trate de conseguir.

En el caso de los ejes, estos se representan con letras minúsculas acompañadas del grado de calidad IT.

Las letras de la a a la h corresponde a valores por debajo de la cota nominal siendo el valor máximo de la letra h el valor de la cota nominal y los valores de la j a la z corresponden a valores por encima de la cota nominal.

Tomemos un agujero de 20 mm de diámetro, la calidad IT7 y la posición H. Todo esto lo nombraríamos de la siguiente manera: 20 H 7Hagamos lo mismo con un eje de las mismas características. 20 h 7

Supongamos que las dos piezas fuesen acopladas formando un ajuste

20 H 7- 20 h 7 (en los ajustes, siempre se nombra primero el agujero)

¿Cómo se designan las tolerancias?

Determinemos los valores correspondientes según la tabla anterior:

El diámetro de las piezas (20 mm.) está comprendido en el grupo mas de 18 a 30 , la calidad de la tolerancia es IT7, a la que le corresponde el valor de 21 micras, la posición es la H, (toda la tolerancia es positiva).

Para el eje, tendríamos los mismos valores: diámetro 20, calidad IT7, ( 21 micras), posición h (toda la tolerancia es negativa).

Con los datos del ejemplo anterior, observamos que la tolerancia extrema en el ajuste seria de 42 micras.

Para compensar éste exceso, la calidad de la toleranciacorrespondiente al eje, siempre se toma con un valor más preciso, (IT6 para los ejes)

En éste caso tendríamos para el eje un valor de tolerancia de 13 micras negativas.

En éste punto de la explicación debemos de recordar que los valores de 21 y 13 micras que nos dan las tolerancias, son los valores extremos, pero lo que tenemos que tener en cuenta, es que todas las piezas fabricadas entre los límites 0, y 21 para los agujeros, y las obtenidas entre 0 y -13 micras en los ejes son buenas.

El ajuste, se denominaría de la siguiente forma:

20 H7-h6

Distintas formas de acotar

Distintas formas de acotar