67.15 Unidad 1 A2. tolerancias de forma, orientaciÓn, posiciÓn y oscilaciÓn. 3. sÍmbolos e...

Departamento de IngenierDepartamento de Ingenieríía Meca Mecáánicanica

TecnologTecnologíía Meca Mecáánica I nica I –– 67.1567.15

Unidad 1:Unidad 1:Ajustes y toleranciasAjustes y tolerancias

2Ajustes y toleranciasAjustes y toleranciasTemarioTemario

Necesidad, importancia y costoConcepto de tolerancia

DimensionalesGeometricas

RugosidadConcepto de ajusteSistemas normalesNormas ISA. Utilización de tablas.Tipos y calidades de acoplamientosElementos de medición y control

Ajustes y toleranciasAjustes y tolerancias

Las necesidades impuestas por el progreso tecnológico y la competencia, hacen que piezas que van a formar parte de un conjunto deban ser producidas en gran cantidad en distintas secciones de un mismo taller, ó directamente en fábricas diferentes. Los métodos modernos competitivos de la producción mecánica sobre una base de grandes cantidades, no permiten que las piezas constitutivas de una máquina sean fabricadas y montadas individualmente.

Es imprescindible que, cuando todas las piezas se presenten para el montaje del conjunto, todos los elementos ó piezas se ajusten satisfactoriamente en un grado tal que no haya necesidad de un trabajo manual adicional posterior; es decir, que no sea necesario efectuar retrabajo alguno.

Para posibilitar esto, cada pieza debe ser fabricada sobre una base de “intercambiabilidad”, que es un problema de extraordinaria importancia técnica y económica. La consecución de las condiciones de intercambiabilidad exige como condición fundamental que “todas las piezas de una misma clase tengan la misma forma y las mismas dimensiones.”

Así, un eje cualquiera tomado al azar de entre un número de ellos elaborados separadamente, acopla perfectamente con el diámetro interior de un engranaje de la misma medida elegido de la misma manera. El mecanizado de ambas partes debe hacerse de modo que puedan cambiarse éstas entre sí, como se quiera. Esta es la exigencia actual de la industria moderna.

Para ello, es necesario que entre las piezas en contacto, exista un determinado juego ó aprieto de acuerdo con las dimensiones establecidas, dentro de ciertos límitespredeterminados. En esta forma de “fabricación en serie”, la precisión es el factor principal para hacer posible la “intercambiabilidad” de las piezas, culminación de todo progreso técnico.

Para cumplir con lo exigido por el problema de la “intercambiabilidad”, resultan fundamentales la simplificación y armonización de los métodos de trabajo que satisfagan las condiciones del correcto funcionamiento. Sin embargo, esto es únicamente posible admitiendo determinadas tolerancias para la fabricación de piezas mecánicas.

Cada medida debe recibir una tolerancia de acuerdocon su empleo. La mecánica de precisión se basa precisamente en las tolerancias, fijándolas para cada clase de trabajo, a fin de poder asignar en cada caso la que corresponda según las condiciones de funcionamiento. Por otra parte, ante la imposibilidad de conseguir en la práctica una medida exacta, hay que admitir que dicha medida esté dentro de ciertas inexactitudes permisibles.

La dimensión real de la pieza oscila entre dos valoreslímites que pueden definirse ó imponerse de antemano. Estos límites constituyen la tolerancia de fabricación. Para determinarla, es preciso tener en cuenta la necesidad al mismo tiempo de una fabricación económica, pues construir piezas de absoluta precisión no es necesario ni conveniente desde el punto de vista económico.

La llamada precisión industrial es obtener una mecanización de una pieza en condiciones relativas deprecisión (medidas entre ciertas tolerancias respecto a la medida nominal) y de bajo costo (manufactura rentable), que aseguren la condición de “intercambiabilidad”. Estas condiciones se aseguran mediante el uso de los llamados instrumentos de verificación y control.

Concepto de ToleranciaConcepto de Tolerancia

Antiguamente, la dimensión de una pieza se indicaba únicamente por su valor nominal. A partir de los conceptos de fabricación en serie y de tolerancias, se indican las cotas límites admisibles, entre las cuales debe estar comprendida la cota efectiva ó medida nominal (N);a ambas se les antepone siempre un signo algebraico. La tolerancia puede ser también indicada por la dimensión máxima y la dimensión mínima.

TOLERANCIA, es la diferencia entre las cotas máximas y mínimas de una dimensión

de una pieza:

T = Mmáx. – Mmín.

Se expresa en milésimas de mm. (micrones – µm.)

La elección de las tolerancias no se hace en forma arbitraria, sino que deben tener en cuenta la funcionalidad del conjunto, los costos y el principio de intercambiabilidadentre las piezas del conjunto o acoplamiento.

Una empresa que importa un rodamiento de bolas, no puede elegir caprichosamente las tolerancias en el diámetro de aquella parte del eje que deba ajustar con determinado grado de aprieto con el cojinete. Deberásubordinar la medida mencionada dentro de las tolerancias que fija en su catálogo el fabricante de rodamientos. Antiguamente, cuando se carecía de reglas ó normas, estas tolerancias se fijaban a criterio del ajustador.

En la actividad industrial, es impensado considerar que la definición de las tolerancias queden al arbitrio ó criterio de quién debe ajustar ambas partes, y que dependan de la habilidad de éste. De esa manera, no existiría uniformidad en el criterio del propio ajustador al efectuar dos operaciones iguales, dado que efectuará la 2º operación sin haber registrado el modo en que se hizo la 1º; ni que hablar cuando se trata de personas diferentes.

Se comprende fácilmente que este método, que no asegura la posibilidad de intercambiar diferentes piezas ejecutadas, sólo conviene para piezas unitarias ó de series muy pequeñas. La forma especial según la cual los límites sobre cada dimensión de la pieza están dispuestas en relación con la dimensión nominal establecida (N) estádeterminada por las llamadas Tablas de Tolerancias.

Para ayudar a los proyectistas en especificar los límites apropiados de las tolerancias para piezas de varias dimensiones y para distintas aplicaciones, se ha prestado considerable atención al asunto en los países en los cuales la producción “en masa” ó en cantidad es una regla establecida, y se prepararon en varios países industrializados Sistemas de Límites y Ajustes.

La aplicación de estos sistemas comenzó en 1926 cuando la I.S.A. (International Standard Association) dictó normas que se fueron adoptando en todo el mundo paulatinamente; en la Argentina, IRAM (Instituto de Racionalización Argentino de Materiales) también adoptósus recomendaciones. Las Tablas de Tolerancias son fruto de laboriosos experimentos basados en Normas de carácter universal, y tienen valores bien determinados.

El empleo de las Tablas de Tolerancias, al mismo tiempo que aseguran la precisión en el trabajo dentro de los límites preestablecidos, contribuye a dar uniformidad a las piezas, consiguiéndose la fabricación en serie siempre que esos límites hayan sido bien elegidos. Si se trabaja con estas tablas para consignar las dimensiones en los planos, es conveniente señalar los ajustes por signos abreviados.

ConceptoConceptoTOLERANCIAS GEOMTOLERANCIAS GEOMÉÉTRICASTRICAS

1. TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS. GENERALIDADES.

2. TOLERANCIAS DE FORMA, ORIENTACIÓN, POSICIÓN Y OSCILACIÓN.

3. SÍMBOLOS E INDICACIONES EN LOS DIBUJOS.

a. RECTÁNGULO DE TOLERANCIAS

b. ELEMENTO CONTROLADO

c. ZONAS DE TOLERANCIAS

d. ELEMENTOS DE REFERENCIA

e. COTAS TEORICAMENTE EXACTAS

f. ZONA DE TOLERANCIA PROYECTADA.

4. TOLERANCIAS GEOMETRICAS GENERALES

En determinadas ocasiones, p.ej. mecanismos muy precisos la especificación detolerancias dimensionales puede no ser suficiente para asegurar un correcto montaje y funcionamiento de los mecanismos.

En la fabricación se producen irregularidades geométricas que pueden afectar a la forma posición y orientación de elementos constructivos de las piezas.

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.

ConceptoConceptoTOLERANCIAS GEOMTOLERANCIAS GEOMÉÉTRICASTRICAS

TOLERANCIAS GEOMETRICASTOLERANCIAS GEOMETRICAS

Las tolerancias geométricas controlan las desviaciones que se pueden presentar debido a la propia geometría de las piezas, de la que idealmente se representa.

Una tolerancia geométrica aplicada a un elemento define la zona de tolerancia dentro de la cual el elemento (superficie, eje o plano de simetría) debe estar contenido.

Los distintos símbolos, tipos e indicaciones en los dibujos de las tolerancias geométricas, vienen definidos en:

UNE1121-1:1991 Dibujos técnicos. Tolerancias geométricas. Tolerancias de forma, orientación, posición y oscilación.

Generalidades, definiciones, símbolos e indicaciones en los

dibujos. (ISO 1101:1983).

TOLERANCIAS TOLERANCIAS DE FORMA, ORIENTACIDE FORMA, ORIENTACIÓÓN, N, POSICIPOSICIÓÓN Y OSCILACIN Y OSCILACIÓÓNN

Las tolerancias geométricas pueden ser:

Las tolerancias de forma limitan las desviaciones de un elemento geométrico simple a partir de su forma teórica perfecta.

Las tolerancias 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.

Pasos de la toleranciasgeométricas

La correcta interpretación

Equipo, Maquinaria y Proceso

Instrumentación y medios para verificación

CLASIFICACION

Formas primitivas

Formas complejas

Orientación

Ubicación

Oscilación

rectitud, planicidad, redondez, cilindricidad

perfil, superficie

paralelismo, perpendicularidad, inclinación

concentricidad, posición

circular radial, axial o total

Estos símbolos se clasifican según:si los elementos son aislados si los elementos están asociados

DESCRIPCIONDESCRIPCION

RECTITUD*LOS PUNTOS FORMAN UNA LINEA RECTA*SU TOLERANCIA SON DOS LINEAS PARALELAS

PLANITUD *TODOS LOS PUNTOS DEBEN ESTAR CONTENIDOS EN DOS PLANOS PARALELOS SEPARADOS

REDONDEZ

*SU TOLERANCIA ESTA FORMADA CON DOS CIRCULOS CON CENTRO COMUN Y SE PARADOS.

CILINDRICIDAD

TODOS LOS PUNTOS DEBEN ESTAR CONCENTRADOS EN DOS CILINDROS CON EJE COMUN Y SEPARADOS

PERFIL ESTA DEFINA POR UN PAR DE PERFILES REGULARES SEPARADOS ENTRE SI.

ANGULARIDAD TIENE UN ANGULO DE 90º , ESTA DEFINIDA POR DOS PLANOS SEPARADOS

PERPENDICULARIDAD

ES LA CONDICION MEDIANTE LA CUAL SE CONTROLA PLANOS O EJES A 90º

PARALELISMOES LA CONDICION GEOMETRICA CON LA CUAL SE CONTROLAN EJES O PLANOS A 180º

CONCENTRICIDAD

INDICA QUE DOS CENTROS O EJES DEBEN COINCIDIR EN UN EJE DE TOLERANCIAS CIRCULAR O CILINDRICA

POSICION

SU TOLERANCIA DENTRO DEL CENTRO, EJE, PLANO CENTRAL SE LE ES PERMITIDO VARIAR SU POSICION VERDADERA (COTA EXACTA)

SIMETRIAES IGUALMENTE DISPUESTA O EQUIDISTANTE DEL PLANO CENTRAL ÓEL EJE DEL ELEMENTO DE REFERENCIA.

PERFIL DE UNA SUPERFICIE

SE LIMITA A DOS SUPERFICIES QUE ENVUELVE A LA SUPERFICIE TEORICA

CABECEO SIMPLE

USADA PARA CONTROLAR LA RELACION DE UNA O MAS CARACTERISTICAS DEL ELEMENTO RESPECTO A UN EJE DE REFERENCIAS

CABECEO TOTAL

PROVEE EL CONTROL COMPUESTO DE TODAS LAS SUPERFICIES DEL ELEMENTO RESPECTO DE UN EJE DE REFERENCIA.

TOLERANCIAS GEOMTOLERANCIAS GEOMÉÉTRICAS DE TRICAS DE RECTITUDRECTITUD

La linea se considera recta cuando está totalmente comprendida entre dos lineas paralelos separados entre sí la tolerancia

TOLERANCIAS GEOMTOLERANCIAS GEOMÉÉTRICAS DE TRICAS DE PLANICIDADPLANICIDAD

La superficie se considera plana cuando está totalmente comprendida entre dos planos paralelos separados entre sí la tolerancia.

FORMAS DE RELLENARFORMAS DE RELLENAR

PRIMERA CASILLA: se sitúa el símbolo de la tolerancia Visto en la página símbolos.

SEGUNDA CASILLA: se coloca el valor de la tolerancia (valor total) en las unidades utilizadas para la acotación lineal (normalmente mm.).

TERCERA CASILLA: se colocará opcionalmente, la letra o letras que identifiquen el elemento o elementos de referencia(un eje, un plano medio, una superficie, etc.).

EL RECTÁNGULO DE TOLERANCIA SE UNE AL ELEMENTO AL QUE SE REFIERE LA TOLERANCIA, MEDIANTE UNA LÍNEA TERMINADA EN UNA FLECHA CON LA PUNTA EN LAS SIGUIENTES POSICIONES.

ELEMENTO CONTROLADOELEMENTO CONTROLADOPosición de la punta de flecha de las líneas de referencia:

Sobre el contorno o en su prolongación, la tolerancia se refiere a la línea o superficie

Como prolongación de una línea de cota, la tolerancia se refiere al eje o plano de simetría del elemento.

Sobre el eje, se refiere al eje o plano de simetría de todos los elementos que lo tienen en común.

ELEMENTOS DE REFERENCIAELEMENTOS DE REFERENCIACuando el elemento a controlar se relacione con una referencia, ésta se indica generalmente con letras mayúsculas dentro de un recuadro.

Posición del triángulo:

Sobre el contorno del elemento o en su prolongación, cuando elemento de referencia es la línea o la propia

superficie

Como prolongación de una línea de cota, elemento de referenciase refiere al eje o plano de simetría del elemento.

Sobre el eje, se refiere al eje o plano de simetría de todos los elementos que lo tienen en común.

ELEMENTOS DE REFERENCIAELEMENTOS DE REFERENCIAReferencias múltiplesSupresión de la indicación

Especificaciones restrictivas:

INTERPRETACIINTERPRETACIÓÓN DE N DE TOLERANCIAS GEOMETRICASTOLERANCIAS GEOMETRICASTipos de tolerancias Indicación en dibujos Interpretación

Cualquier generatriz de la superficie cilíndrica señalada por la flecha, deberá estar contenida entre dos rectas paralelas separadas 0.1, en el plano que contiene al eje. Rectitud El eje del cilindro, al cual está ligado el rectángulo de tolerancia, deberá estar contenido en una zona de tolerancias cilíndrica de diámetro 0.1. Planicidad La superficie se considera plana cuando está totalmente comprendida entre dos planos paralelos separados entre sí la tolerancia Redondez Una sección recta cualquiera de la figura se considera redonda cuando está totalmente comprendida en una corona circular con una diferencia de radios igual a la tolerancia ELEMENTOS AISLA

Cilindricidad La superficie exterior del cilindro se considera cilíndrica cuando está totalmente comprendida entre dos cilindros coaxiales con una diferencia de radios entre sí igual a la tolerancia Forma de una

línea

El contorno de la pieza tiene la forma nominal cuando está totalmente comprendido entre dos contornos envolventes de círculos con centros situados sobre el contorno nominal y de diámetro la tolerancia ELEMENTOS AISLA

DOS O ASOCIADOS TOLERANCIAS DE FORMA

Forma de una superficie Una superficie se considera que tiene la forma especificada cuando está totalmente comprendida entre dos superficies envolventes de esferas con centros situados sobre la superficie nominal y de diámetro la tolerancia

INTERPRETACIINTERPRETACIÓÓN DE N DE TOLERANCIAS GEOMETRICASTOLERANCIAS GEOMETRICAS

Tipos de tolerancias Indicación en dibujos Interpretación

Paralelismo

El eje del elemento es paralelo al plano de referencia cuando está situado dentro de un cilindro de eje coincidente con el nominal y diámetro la tolerancia

Perpendicularidad

El eje del elemento es perpendicular al plano de referencia cuando está situado dentro de un cilindro de eje coincidente con el nominal y diámetro la tolerancia

Inclinación

El plano debe estar situado entre dos planos paralelos entre sí, separados la tolerancia y que forman un ángulo respecto al eje de referencia igual a la cota recuadrada especificada

Posición

El eje de cada taladro debe estar situado dentro de un cilindro de diámetro igual a la tolerancia y eje situado en las posiciones "teóricamente exactas".

Simetría

El plano medio del los elementos definidos por la cota es simétrico respecto al plano de referencia cuando está comprendido entre dos planos paralelos, simétricos respecto a la referencia y separados la tolerancia.

Oscilación parcial

Una sección recta cualquiera de la figura se considera redonda cuando está totalmente comprendida en una corona circular con una diferencia de radios igual a la tolerancia

ELEMENTOS ASOCIADOS

Oscilación total

Una sección recta cualquiera de la figura se considera redonda cuando está totalmente comprendida en una corona circular con una diferencia de radios igual a la tolerancia

TOLERANCIAS GEOMTOLERANCIAS GEOMÉÉTRICAS TRICAS GENERALESGENERALES.

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 GEOMTOLERANCIAS GEOMÉÉTRICAS TRICAS GENERALESGENERALES.

Rugosidad

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.

Continua con...Rugosidad

Valor de Ra

Orientación de la Rugosidad y el paso

Rugosidad:

Que valores de rugosidad dan los distintos procesos de fabricación

Prof. rugosidad mediaValor 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

Rugosidad:

Que valores de rugosidad en milímetros y su respectiva correlación en pulgadas

COSTOS RELACIONADOS

ACOTACION RUGOSIDADES SUPERFICIALES

68Concepto de AjusteConcepto de Ajuste

Se entiende por ajuste ó asiento, a la reunión de dos piezas ó elementos, en

relación con el servicio que han de prestar ócon la dependencia que ha de existir entre

ellas.

Concepto de AjusteConcepto de Ajuste

En este concepto, las dos piezas en cuestión se llaman de diferente manera:

1) El elemento interior, ó sea, la parte llena, se la denomina eje (macho).

2) El elemento exterior, ó sea, la parte hueca, se la denomina agujero (hembra).

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.

El acoplamiento entre dos piezas con conexión mecánica,se dice que se efectúa con “juego” ó con “aprieto”, si se comprueba que una de ellas tiene movimiento (JUEGO) óestá fija (APRIETO) con respecto a la otra. Esto quiere significar que la unión puede ser realizada de dos modos fundamentales: holgado ó apretado, existiendo además una posición intermedia llamada deslizamiento, pero que en realidad también se la considera juego.

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)

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

Aparte de lo especificado por la Normas, se utilizan otras que han sido sancionadas por la práctica y de uso universal para ajustes por contracción ó en caliente (dilatación); es decir, donde ocurre un fuerte aprieto de carácter permanente por la existencia de grandes interferencias entre ambas piezas en acople, como en llantas de ruedas para ferrocarriles, coronas dentadas de bronce ó acero montadas sobre núcleos ó cubos de hierro fundido, etc.

Calidades de AjusteCalidades 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 - Precisa2) Calidad Precisa ó Fina3) Calidad Ordinaria, Mediana ó Corriente4) Calidad Basta ó Grosera

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.

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.

Esta clasificación está basada en las variadas exigencias de la industria metalmecánica. Según sea la calidad de las superficies trabajadas, éstas se habrán de esmerilar órectificar si se desea un ajuste de precisión ó de alta precisión, y sencillamente se tornearán ó planearán dichas superficies, si sólo se desea un ajuste corriente. Un ajuste basto está destinado para piezas laminadas, estampadas y forjadas, y para superficies ásperas.

En consecuencia, es evidente que el grado de precisión con el cual debe ser ejecutado un ajuste “giratorio”, “deslizante” ó “apretado”, dependerá de la función mecánica que le corresponde desempeñar al conjunto de las piezas en conexión. Cuando más aumenta el índice, más disminuye la precisión; es decir, la tolerancia admisible es tanto mayor cuanto mayor sea el índice (diferencias límites).

Sistemas de AjusteSistemas de Ajuste

Para establecer entre dos piezas los distintos tipos de ajustes antes citados, ya precisen ejes y agujeros girar más ó menos fácilmente (juego) ó quedar fijos entre sícon mayor ó menor presión (aprieto), pueden conseguirse dos sistemas: ó bien mantener para el agujero el mismo diámetro y variar el eje en una tolerancia respecto de aquel; ó, al contrario, variando el agujero con una tolerancia dada, permaneciendo constante el diámetro del eje.

El primer sistema, con el diámetro del agujero constantemente igual, es que se utiliza mayormente en la construcción de máquinas herramientas, automóviles, etc., pues resulta más conveniente en la fabricación corriente. Sin embargo, se utiliza el segundo (eje constante) en transmisiones, maquinaria agrícola y textil, mecánica fina y algunas piezas de automotores.

Se han normalizado, por lo tanto, ambos sistemas de ajustes, denominándose ellos como sigue:

1º) Sistema de Agujero Único (Agujero Base)

2º) Sistema de Eje Único (Eje Base)

Concepto de Ajuste en el sistema AGUJERO Concepto de Ajuste en el sistema AGUJERO -- EJEEJE

Concepto de Ajuste en el sistema EJE Concepto de Ajuste en el sistema EJE -- AGUJEROAGUJERO

Ajuste con juego ⇒ diferencia positiva entre el diámetro efectivo del agujero y el diámetro efectivo del eje. La zona de tolerancia del agujero es mayor que la del eje.

Ajuste con aprieto ⇒ diferencia negativa entre el diámetro efectivo del agujero y el diámetro efectivo del eje. La zona de tolerancia del agujero es menor que la del eje.

Ajuste incierto ⇒ puede presentarse juego ó aprieto, pues las zonas de tolerancia de eje y agujero de cruzan.

Ajuste con

Ajuste con aprieto

Ajuste con juego

Ajusteincierto

Ajuste con aprieto

Ajuste con juego

En ambos sistemas, la medida nominal (N) es el punto de origen para las diferencias (tolerancia). En el sistema de “agujero único”, la medida nominal coincide con la medida mínima del agujero; ó sea, la discrepancia inferior (DI) es igual a cero. En el sistema de “eje único”, la medida nominal coincide con la medida máxima del eje; ó sea, la discrepancia superior (DS) es igual a cero.

Por ello, 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.

Resulta interesante observar que en el sistema de “eje único”, las tolerancias del mismo se toman con signo negativo; por el contrario, en el sistema de “agujero único”, las tolerancias del mismo se toman con signo positivo. Esta circunstancia indica que en ambos sistemas, la tolerancia de la pieza se ha determinado en el sentido de “quitarle material”.

Normas de Tolerancia Normas de Tolerancia I.S.AI.S.A..

La normalización tiende a suprimir todas las variedades inútiles y generalizar en lo posible las mismas concepciones en todo cuanto se relaciona en la construcción de una máquina ó piezas de la misma, adoptando los mismos procedimientos técnicos. Porque reduciendo las variedades de piezas inútiles, se simplificala producción y se puede reducir instalaciones, máquinas y accesorios, utilizar racionalmente las herramientas, etc.

Normas de Tolerancia Normas de Tolerancia I.S.AI.S.A..

La palabra “Norma” (Standard) significa tipo, modelo,patrón. Así, la normalización ó standarización, es la unificación de los medios de producción tanto en métodos como en materiales. Por estas razones, las Comisiones Industriales de todos los países se han esforzado en establecer Normas de Ajustes y Tolerancias, entre las cuales se destacan las I.S.A. Además, el trabajo hecho bajo normas obliga a obtener piezas de uniformidad perfecta.

98Normas de ToleranciaNormas de ToleranciaConceptos GeneralesConceptos Generales

Cota nominal (N): es la medida ideal (teórica) que se desearía obtener, pero que es imposible conseguir.Medidas límites: no pudiéndose obtener una exactitud rigurosa, es necesario entonces fijar los límites máximo y mínimo entre los cuales podrá variar la medida nominal (N).Medida máxima: es la mayor de las medidas límites.Medida mínima: es la menor de las medidas límites.

Discrepancia superior (DS): es la diferencia entre la medida máxima y la medida nominal:

DS = Mmáx. – N

Discrepancia inferior (DI): es la diferencia entre la medida mínima y la medida nominal:

DI = Mmín. – N

Línea de Cero (0): es el punto de origen, a partir del cual se reparten las discrepancias en más ó en menos (DS y DI), coincidiendo con la cota nominal.Medida real (I): es la medida obtenida por el operador tomada de la pieza fabricada. Debe estar comprendida entre las medidas límites previstas.Tolerancia (T): inexactitud admisible de fabricación, es la diferencia entre las medidas máxima y mínima fijada para la dimensión de una pieza.

Ajuste ó asiento: si dos piezas encajadas están libres en su movimiento, se dice que tienen juego; si por el contrario están forzadas, se dice que tienen aprieto. En cambio, cuando entre las dos piezas acopladas entre sí, existe muy poco juego (juego mínimo) el ajuste se denomina deslizante.Juego (J): cuando la medida efectiva del eje (pieza macho) es menor que la medida del agujero (pieza hembra).

Aprieto (A): cuando la medida efectiva del agujero (pieza hembra) es menor que la medida efectiva del eje (pieza macho). En este caso existe “interferencia” entre las medidas.

Ajuste móvil ó deslizante: cuando la medida efectiva del eje (pieza macho) es igual a la medida efectiva del agujero (pieza hembra).

Holgura

Interferencia

Es evidente, teniendo en cuenta las consideraciones hechas sobre Tolerancias que, en cada caso, se tendráun ajuste máximo y otro mínimo, a saber:

Juego máximo (Jmáx.): diferencia entre la dimensión mínima del eje y la dimensión máxima del agujero:Juego mínimo (Jmín.): diferencia entre la dimensión máxima del eje y la dimensión mínima del agujero.

Aprieto mínimo (Amín.): diferencia entre la dimensión mínima del eje y la dimensión máxima del agujero.

Aprieto máximo (Amáx.): diferencia entre la dimensión máxima del eje y la dimensión mínima del agujero.

En cuanto al ajuste deslizante, denominado también intermedio, puede haber tanto holgura como interferencia,estando en juego las tolerancias individuales de ambas piezas; pero queda claro que este ajuste siempre presenta juego luego de su encaje, pero incluido en un ajuste con juego mínimo (centrado). Es prácticamente imposible que entre dos piezas que tengan la misma medida haya deslizamiento.

Sistemas de ajuste: la dimensión establecida (N) tiene que ser determinada no solamente con respecto al carácter de las tolerancias de ajuste de las dos piezas que se montarán juntas, sino también con respecto al sistema utilizado. 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.

En el sistema de eje único, la máxima dimensión del mismo coincide con la línea 0 (DS = 0), mientras que en el sistema de agujero único la mínima dimensión coincide con la línea 0 (DI = 0). Cuando la zona de tolerancia referida a la medida nominal está en una sola direccióncon respecto a la línea cero, se dice que la tolerancia esta distribuida en forma unilateral; cuando ella es repartida hacia uno y otro lado de la línea cero, en forma bilateral.

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: instrumentos de mediciónCalidades 5 a 11: acoplamientos corrientesCalidades 12 a 16: estampado, fusión, colado

Las normas I.S.A. establecen el valor de la tolerancia para cada ajuste, de modo que la posición de las cotas límites (zona de tolerancia) con respecto a la cota nominal, queda definida completamente por su cota nominal seguida de una letra y un número ó índice. Las clases de asientos ó ajustes se designan por medio de las letras del abecedario; la zona de tolerancia queda determinada por la letra, seguida del número que indica la calidad.

En el sistema de agujero único, se designan los distintos ajustes con mayúsculas, desde la A hasta la G los asientos “libres” (juegos); la letra H se reserva para designar el asiento “deslizante”, y a partir de la letra I hasta la Z se representan los asientos “forzados”(aprietos). En el sistema de eje único, se procede de igual forma, pero con letras minúsculas.

117ElecciEleccióón de Ajustesn de AjustesSistema de Agujero Sistema de Agujero ÚÚniconico

Agujero H6 – Ajuste de Precisión

Para los ejes, corresponde esta serie de ajustes:

Ajuste forzado n 5Ajuste de arrastre m 5Ajuste de adherencia k 5Ajuste de entrada suave j 5Ajuste de deslizamiento h 5Ajuste de juego libre g 5

Agujero H7 – Ajuste Fino

Ajuste a presión s 6 y r 6Ajuste forzado n 6Ajuste de arrastre m 6Ajuste de adherencia k 6Ajuste de entrada suave j 6Ajuste de deslizamiento h 6Ajuste de juego libre y justo g 6Ajuste de juego libre f 7Ajuste de juego ligero e 8Ajuste de juego fuerte d 9

Ajuste de juego libre y justo g 6Ajuste de juego libre f 7Ajuste de juego ligero e 8Ajuste de juego fuerte d 9

Agujero H8 – Ajuste Corriente

Ajuste con deslizamiento h 8 y h 9Ajuste con juego libre f 8 y e 9Ajuste con gran juego libre d 10

Agujero H11 – Ajuste Ordinario ó Basto

Ajuste basto según h 11, d 11, e 11, b 11, a 11.

122ElecciEleccióón de Ajustesn de AjustesSistema de Eje Sistema de Eje ÚÚniconico

Eje h5 – Ajuste de Precisión

Para los agujeros, corresponde esta serie de ajustes:

Ajuste forzado N 6Ajuste de arrastre M 6Ajuste de adherencia K 6Ajuste de entrada suave J 6Ajuste de deslizamiento H 6 y G 6

Eje h6 – Ajuste Fino

Ajuste a presión S 7 y R 7Ajuste forzado N 7Ajuste de arrastre M 7Ajuste de adherencia K 7Ajuste de entrada suaveJ 7Ajuste de deslizamiento H 7Ajuste de juego libre y justo G 7Ajuste de juego libre F 7Ajuste de juego ligero E 8Ajuste de juego fuerte D 9

Ajuste de juego libre y justo G 7Ajuste de juego libre F 7Ajuste de juego ligero E 8Ajuste de juego fuerte D 9

Eje h8 y h9 – Ajuste Corriente

Ajuste de deslizamiento H 8Ajuste de juego libre F 8 y E 9Ajuste de juego fuerte D 10

Eje h11 – Ajuste Ordinario ó Basto

Ajuste basto según H 11, D 11, C 11, B 11, A 11.

127ElecciEleccióón de Ajustes yn de Ajustes yTolerancias Tolerancias I.S.AI.S.A..

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.

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.

Sistema de Agujero Unico

Sistema de Eje Unico

Denominación de acople entre un agujero y un eje

Ejemplo #1: H7 – h6

Sistema: Agujero Único Calidad: Precisa

1º) H = clase de asiento del agujero (deslizante)2º) 7 = calidad ó precisión de ajuste del agujero3º) h = clase de asiento del eje (deslizante)4º) 6 = calidad ó precisión de ejecución del eje

Ejemplos de AplicaciEjemplos de Aplicacióónn

Denominación de acople entre un eje y un agujero

Ejemplo #2: h5 – K6

Sistema: Eje Único Calidad: Perfecta

1º) h = clase de asiento del eje (semiapretado)2º) 5 = calidad ó precisión de ajuste del eje3º) K = clase de asiento del agujero (semiapretado)4º) 6 = calidad ó precisión de ejecución del agujero

Denominación de acople entre un agujero y un eje

Ejemplo #3: 35 H7 – m6

Si se consulta la tabla de ajustes, se observa que la intersección de la columna H7 (agujero único) y la columna “cota nominal” 30 – 50 mm., se tienen los valores límites ó tolerancias para el agujero: +25, 0.

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.

- Ajuste de Precisión y Fino

- Ajuste Corriente

- Ajuste Ordinario ó Basto

AplicaciAplicacióón de Ajustes n de Ajustes Tablas de ComparaciTablas de Comparacióónn

Ajustes de PrecisiAjustes de Precisióón y Finon y Fino

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

Ajuste CorrienteAjuste Corriente

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 Ordinario Ajuste Ordinario óó BastoBasto

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

142Ejemplo de elecciEjemplo de eleccióón deln delSistema de AjusteSistema de Ajuste

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 fabricación2º) Costo de las herramientas, dispositivos y calibres.3º) Condiciones de montaje

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.

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. Por ejemplo, se analizará el caso del conjunto constituido por el pistón de un motor de automóvil, su perno y la biela.

Bien se sabe que el perno debe presentar una ajuste de carácter “apretado fijo” con los agujeros del pistón, y debe conservar un ajuste “giratorio suave” con el agujero de la cabeza de la biela. Considerando para este trabajo una calidad “precisa”, y aplicando a este ejemplo el sistema de “eje único”, la dimensión del eje permanecerá constante y variarán los diámetros de los agujeros del pistón y la biela.

Suponiendo que la dimensión del diámetro nominal del perno (eje) es de 20 mm., consultando las Tablas de Ajustes I.S.A., los tipos de ajuste prescriptos entre el agujero del pistón con el eje (perno) son:h6 – M7 ⇒ diám. de los agujeros será 20 0, - 0.021Entre el agujero de la biela con el eje (perno):h6 – F7 ⇒ diám. del agujero será 20 +0.041, + 0.020Permaneciendo el diámetro del eje constante: 20 0, -0.013.

Aplicando ahora al mismo ejemplo el sistema de agujero único, en tal caso permanecerán constantes los agujeros del pistón y la biela, variando los diámetros del eje (perno). Consultando las Tablas de Ajustes, los tipos de ajuste prescriptos serán:H7 – m6⇒ diám. del perno será 20 +0.021, +0.008Entre el perno y el agujero de la biela:H7 – j7 ⇒ diám. del perno será 20 -0.029, -0.041Perm. los aguj. constantes: 20 +0.021, 0

El eje ó perno presentará, en este caso, 3 escalonamientos con diámetros diferentes. Comparando y analizando que resulta de la aplicación de ambos sistemas de ajustes, se deduce que por razones de montaje, con el sistema de eje único la parte extrema del perno pasará libremente a través del orificio de la biela; pero en el caso del sistema de agujero único, el extremo con mayor diámetro del perno pasará forzadamente.

Esta operación indudablemente resulta perjudicial y quizáimposible, y esta última circunstancia dependerá de las cotas efectivas logradas en la pieza terminada. Por otro lado ,en cuanto a la elaboración, teniendo en cuenta que la terminación del perno a la dimensión prevista se efectúa habitualmente por rectificado cilíndrico, con la muela y por el método “sin centros”; y la de los agujeros de las contrapiezas con escariadores (continúa ⇒),

En el caso del sistema de Eje Único, el perno podrá ser rectificado de una ó más pasadas, sin tener que hacerlo por zonas de diferentes diámetros, cosa que presentaría serias dificultades técnicas, pues deberían rectificarse por separado a los distintos diámetros. Desde el punto de vista de la fabricación, la aplicación del sistema de Eje Único ofrece ventajas indiscutibles.

Pero con respecto a los útiles de verificación de las medidas durante la fabricación, se presenta la necesidad de disponer de algunos “calibres hembra” y otros “calibres de control” para los primeros, y otros para verificar los segundos (contra calibres). Por otra parte, los agujeros deben ser verificados con “calibres macho” y además los dos escariadores deben verificarse con “calibres hembra”(de anillo).

Para el caso del sistema de Agujero Único, se necesitarían dos calibres hembra dobles para los distintos diámetros del eje y 6 contra calibres para los dos calibres hembra dobles..

Se deduce entonces que resulta más económico el uso del sistema de AGUJERO UNICO.

153Tolerancias mTolerancias míínimas ennimas entrabajos mectrabajos mecáánicos en serienicos en serie

Torneado: Tolerancia de desbaste

0.13 mm. ⇒ Ø entre 6.5 y 13 mm.

0.18 mm. ⇒ Ø entre 13 y 25 mm.

0.25 mm. ⇒ Ø entre 25 y 50 mm.

0.40 mm. ⇒ Ø mayores de 50 mm.

Torneado: Tolerancia de terminación

0.05 mm. ⇒ Ø entre 6.5 y 13 mm.

0.08 mm. ⇒ Ø entre 13 y 25 mm.

0.13 mm. ⇒ Ø entre 25 y 50 mm.

0.18 mm. ⇒ Ø mayores de 50 mm.

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.

Agujereado:

0.05 mm. ⇒ Ø entre 1 y 3.3 mm.

0.08 mm. ⇒ Ø entre 3.3 y 6.5 mm.

0.10 mm. ⇒ Ø entre 6.5 y 13 mm.

0.13 mm. ⇒ Ø entre 13 y 19 mm.

0.18 mm. ⇒ Ø entre 19 y 25 mm.

0.25 mm. ⇒ Ø entre 25 y 50 mm.

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. ⇒ Ø 13-250.038 mm. ⇒Ø > 25 mm.

Cepillado: tolerancias de 0.13 a 0.25 mm.

Rectificado con muela:

Rectificado cilíndrico plano: 0.01 mm.(periferia de la muela)

Rectificado cilíndrico plano: 0.025 – 0.05 mm.(cara plana de la muela)

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.

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 mmFresado 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.

Máquina automática para hacer tornillos:

Taladrado: 0.05 mm. ⇒ Ø < 13 mm.0.038 mm. ⇒ Ø de 13 a 25 mm.

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