Tolleranze e filettature

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Tolleranze e filettature

Tolleranze dimensionali UNI ISO 286 (errori dimensionali)
Deviazione delle dimensioni reali da quelle nominali. È impossibile ottenere in produzione esattamente la dimensione prefissata dal disegno (dimensione nominale). Per risolvere il problema per i pezzi destinati all’accoppiamento, abbiamo : L’aggiustaggio (costoso) e le tolleranze (convenienti).

Controllo tolleranze
(Collaudo a due livelli : calibri fissi = controllano una sola misura permettendo di verificare se la misura è compresa tra un valore minimo e un valore massimo. Non danno il valore della grandezza, perché non hanno la scala graduata)

Calibro a tampone = Strumento di controllo fisso per interni (fori tutti uguali in serie);
Calibro a forcella = Strumento di controllo fisso per esterni (alberi tutti uguali serie).

Dimensione nominale = similitudine funzionale degli accoppiamenti per tutte le dimensioni.

Scostamento inferiore = Ei (fori), ei (alberi) = dimensione minima – dimensione nominale.

Scostamento superiore = Es (fori), es (alberi) = dimensione massima – dimensione nominale.

Intervallo di tolleranza = IT = Es – Ei (per gli alberi tutto in minuscolo).

Accoppiamenti foro/albero

Interferenza (albero sopra, foro sotto);
Gioco (albero sotto, foro sopra);
Incerto (albero sotto, foro sopra ma si toccano; (MM) Imax= interf, (mm) Gmax= gioco).

RUGOSITà UNI EN ISO 1302 (ERRORI MICROGEOMETRICI)
Causati dall’azione dell’utensile. È caratterizzata da irregolarità superficiali con passo molto piccolo, lasciate dal processo di lavorazione. La rugosità non influisce solo sull’estetica ma anche sulla resistenza alla fatica, corrosione usura, sicurezza ecc. La rugosità ha un costo! .

Rugosimetro
Strumento di misura della rugosità. Punta di diamante con raggio di 5 µm . La misura si effettua su una lunghezza base di campionatura di circa 5-10 mm.

Linea media
È una linea parallela al profilo geometrico, tale da ottenere delle aree uguali al di sopra e di sotto di essa. (È il minimo valore della somma dei quadrati delle distanze da essa dei punti del profilo reale).

Scarto medio aritmetico del profilo (Ra)
Geometricamente equivale al valore dell’area sottesa tra il profilo reale e la linea media. Ra = (1/l)(integrale da 0 a l )( di |y(x)| dx) Ra = (1/n)(sommatoria da 1 a n)(di |yi|).

Simbolo di rugosità

la v normale (simbolo grafico di base);
la v col taglio a metà (lavorazione per asportazione di truciolo);
la v col pallino a metà (asportazione di truciolo non consentita);
la v come radice quadrata (indicazioni particolari);
la v come radice quadrata e pallino sopra (tutte le superfici si trovano nelle stesse condizioni).

Orientamento dei solchi =(sono tutti rispetto al piano di proiezione dell vista sulla quale è applicato il disegno grafico)

Paralleli;
Perpendicolari;
Incrociati in due direzioni oblique (X);
Approssimativamente circolari rispetto al centro della superficie (C);
Approssimativamente radiali rispetto al centro della superficie (R);
Multidirezionali (M);
Senza direzione particolari e non sporgenti (P).

Lavorazioni della rugosità = Fusione in sabbia, in guscio, in conchiglia, microfusione, fucinatura, broccatura,fresatura.
Tolleranze geometriche UNI 7226 iso 1101 (errori macrogeometrici)
Scostamento della forma e posizione ideale. Scostamenti della superficie reale, da quella ideale prescindendo dalle irregolarità superficiali. Sono causati da urti/disallineamenti, deformazione, flessione (tutto durante la lavorazione). In questo caso dunque, non basta la tolleranza dimensionale lineare a garantire l’accoppiamento, ma anche la forma.

Tipi di tolleranze

Tolleranze di forma = stabiliscono i limiti di variazione della forma ideale indicata dal disegno.

Rettilineità (non associabili);
Planarità (non associabili);
Circolarità (non associabili);
Cilindricità (non associabili);
Forma di un profilo (associabili e non associabili);
Forma di una superficie (associabili e non associabili);

Tolleranze di orientamento = Stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o una singolarità rispetto ad uno o più elementi assunti come riferimento.
Parallelismo (associabili);
Perpendicolarità (associabili);
Inclinazione (associabili).

Tolleranze di posizione = Stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o di una singolarità, rispetto ad una posizione ideale stabilita dal disegno, o da più elementi di riferimento.
Localizzazione (associabili);
Concentricità (associabili);
Simmetria (associabili).

Tolleranze di oscillazione = Stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o di una singolarità, rispetto ad una forma stabilita durante una rotazione della parte, attorno ad un elemento di riferimento.
Oscillazione circolare (associabili);
Oscillazione totale (associabili).

Principio di indipendenza UNI ISO 8015
Ciascuna prescrizione dimensionale o geometrica, dev’essere rispettata in modo indipendente. Ovvero le tolleranze dimensionali non dipendono da quelle geometriche e viceversa. Nessuna delle due è funzione dell’altra. Ci sono due eccezioni : L’esigenza di inviluppo, e il principio di massimo (minimo) materiale.

Esigenza di inviluppo (E)
Quando una dimensione locale si allontana dalla condizione di MMC, è consentita una variazione di forma uguale all’entità di questo scostamento.

Principio di massimo materiale (M)
Si applica all’elemento singolo, e permette di ampliare le tolleranze di forma o posizione fino appunto alla condizione di MMC dell’elemento.

COLLEGAMENTI

Fissi : Chiodatura, Saldatura, Accoppiamenti forzati, Aggraffatura, Incollaggio.
Smontabili : Calettamenti per chiavette e linguette, chiavette tangenziali e trasversali, perni e spine, collegamenti filettati, accoppiamenti conici.
Mobili : Scanalati, innesti.

COLLEGAMENTI FILETTATI : FILETTATURA
La filettatura è un tipo di costruzione meccanica atta a creare un accoppiamento elicoidale tra due elementi (vite e madrevite). La struttura che ne deriva prende il nome dal filetto. Il filetto assume l'aspetto di un solco o risalto ad andamento elicoidale, inciso su una superficie cilindrica o conica. Effettuando una sezione longitudinale il suo profilo presenta di solito un andamento approssimativamente triangolare, con un'alternanza di apici esterni (chiamati creste) e apici interni (chiamati fondi). I lati dei triangoli sono chiamati fianchi, e la distanza tra la cresta e il fondo è l’altezza della filettatura. (α= angolo del fianco ; β= angolo del filetto).

Vite
Quando la filettatura è realizzata sulla superficie esterna di un pezzo (es. gambo, cilindro, un’asta ecc.).

Madrevite
Quando la filettatura è realizzata sulla superficie interna di un pezzo (es. un foro, una cavità ecc.)

Accoppiamento vite-madrevite
Quando i risalti della vite, e le gole della madrevite, corrispondono perfettamente, in modo tale che il pieno di uno riempie il vuoto dell’altro. Esso svolge due funzioni :

Organo di collegamento = Per la realizzazione di collegamenti smontabili, funzionanti per attrito;
Organo di manovra = per trasformare il movimento rotatorio in movimento di traslazione (viti di manovra).

Elica
è una curva nello spazio a tre dimensioni, rappresentata da una linea avvolta con un angolo costante attorno ad un cilindro o un cono.

Passo
Distanza assiale tra due punti consecutivi del filetto intersecati con una generatrice del cilindro.

Angolo di inclinazione dell’elica
Angolo formato dalla tangente dell’elica e un piano perpendicolare all’asse del cilindro. (Tgθ = passo/altezza filettatura)

Numero di principi
Il passo è proporzionale all’altezza del filetto. Per ottenere un passo lungo e una ridotta profondità del filetto e senza correre il rischio di non rispettare l’angolo di inclinazione (sviamento spontaneo) si può aumentare il numero dei principi. Ne viene fuori che l’accoppiamento diventa più rapido, senza diminuzione della resistenza della vite.
passo effettivo = passo apparente x numero di principi

Diametro nominale
Corrisponde alla cresta del filetto della vite, e al fondo del filetto della madrevite. Ogni accoppiamento è caratterizzato naturalmente da un unico diametro nominale.

Diametro di nocciolo
Ovvero la sezione più piccola, influisce sulla resistenza meccanica.

Lunghezza di avvitamento
È la porzione di vite che va a contatto con la madrevite. È in genere 1- 1,5 volte il diametro nominale.

Filettatura metrica ISO

Il profilo generatore è un triangolo equilatero, con lato pari al passo (vite diversa dalla madrevite contatto meccanico solo sui fianchi), misure in millimetri.

A passo grosso = (esempio diametro nominale 5 : M5);
A passo fine = (esempio diametro nominale 5 con passo 0.5 : M5x0.5);
A più principi = (esempio passo filettatura 3 e passo profilo 1 : M5xL3-P1) [(p) apparente- (p)effettivo];
Sinistrorsa o destrorsa = (si aggiunge LH o GH).

Filettatura Whitworth o Inglesi

Il profilo generatore è un triangolo isoscele con angolo superiore di 55°, misure in pollici. Vite e madrevite arrotondate, quindi contatto meccanico anche sulle creste. Il passo è definito dal numero di filetti presenti in un pollice.

Esempio il diametro nominale è 3/4 di pollice : 3/4 W.

Filettatura a Gas

È una Whitworth a passo molto fine, per garantire la tenuta dei fluidi e dei gas. La designazione è convenzionale e si riferisce al diametro interno teorico del tubo sul quale è usata la filettatura.

Filettature Americane

Il profilo generatore è un triangolo equilatero come la metrica ISO. Il profilo è simmetrico, facile da produrre e da controllare. È usato il filetto acme per organi di manovra e applicazioni pesanti al posto dei filetti quadrati.

Coarse thread series : per materiali a bassa resistenza (serie a filetto grossolano) ;
Fine thread series : applicazioni ad alta resistenza o per sezioni sottili (serie a filetto raffinato);
Extra fine thread series : casi speciali dove la lunghezza di avvitamento è minima (serie a filetto extra raffinato).

Filettature Trapezoidali

Sono utilizzate degli organi di manovra, dove i fianchi verticali migliorano l’efficienza e rendono possibile il moto retrogrado.

Esempio diametro nominale 50 e passo 8 : Tr50x8.

Filettature a Dente di sega

Usate per collegamenti filettati tra tubi sottili soggetti a sforzi in senso assiale.

Esempio filettatura normale (fine si indica con F) diametro nominale 40, di passo 0.5 : 40SgNx0.5;
Esempio filettatura fine, con diametro nominale 40, a due filetti passo(1) 2, passo(2) 1,5 e sinistrorsa : 80SgF 2 fil sin

Viti autofilettanti UNI 6947
Creano il foro e la filettatura nella madrevite (plastica, legno UNI 699, ferro).

TIPI DI COLLEGAMENTI FILETTATI

Vite mordente = Va ad avvitarsi direttamente nella parte fissa;
Prigioniero = È una vite filettata da entrambe le estremità. Consente di smontare la parte mobile con il semplice sviamento di un dado;
Bullone = È costituito da una vite a testa esagonale e un dado. Richiede che le parti da collegare siano accessibili da entrambi i lati.

Dadi (esempio DADO M16X1.5 UNI 5587 – 8G → classe di resistenza)

Alti (diametro nominale 1) UNI 5587;
Normali UNI 5588;
Bassi UNI 5589;
Sottili (diametro nominale 0.4) UNI 5590.

Rosette piane
è un elemento cilindrico, interposto tra dado e superficie d'appoggio. Fornisce un piano d'appoggio al dado, aumenta la superficie di contatto proteggendo il materiale sottostante, ed ha una tenuta a bloccaggio.

Altri pezzi
viti senza testa o grani con esagono incassato, dado ad alette in acciaio inox, tappo maschio cilindrico con esagono d'acciaio incassato e filettatura gas cilindrica, antivibrante cilindrico maschio femmina e maschio maschio.

Dispositivi antisvitamento

Sicurezza relativa:

Rosette spaccate o Grower;
Rosette ondulate;
Rosette a tazza o conica;
Rosette elastiche dentate;
Dado e controdado;
Dadi autobloccanti.

2 . Sicurezza assoluta :

Dado ad intagli e copiglia;
Copiglie;
Rosette di sicurezza;
Piastrine di sicurezza;
Fermagli.

SALDATURA
E' l'unione tra metalli per mezzo di fusione parziale del materiale, per effetto di un riscaldamento localizzato.

Lembi o bordi
Superfici interessate per la saldatura

Cianfrino
Lembi preparati attraverso la cianfrinatura per la deposizione del cordone.

Preparazione dei lembi UNI 1100
I lembi possono essere a U, a V, a X e asimmetrici.

Classificazione delle saldature per il cordone

Concava (;
Convessa );
Piana __.

Tipi di saldature

Testa a testa;
A spigolo;
A tre lembi;
Di testa a L;
A T;
A croce;
A bicchiere;
A semplice coprigiunto;
A doppio coprigiunto;
Ad orlo.

Rappresentazione convenzionale della saldatura UNI EN 22553

Freccia obliqua con punta in basso a sinistra indicante il giunto. Linea piana e al disopra il simbolo della saldatura, e sotto parallela una linea tratteggiata;
Quando la freccia indica il lato opposto di scambiano di posto le due linee;
Mentre invece quando la saldatura è simmetrica, si mette soltanto una linea continua;
A sinistra del simbolo si mette la quota relativa alla sezione trasversale della saldatura e a destra la lunghezza.

CHIODATURE

Chiodatura a caldo o Ribaditura (900°);
Chiodatura o ribaditura a freddo (solo con ribattini del diametro di 8 mm);
Rivetti ciechi (entrano solo da un lato),

CHIAVETTE
Sono prismi a sezione rettangolare, larghezza costante e sezione crescente. Sono incastrate per metà nel mozzo, e il resto in apposite scanalature dell'albero dette cave.

dritte (forma B);
arrotondate (forma A);
mista (tipo C);
con nasello;
ribassata concava;
ribassata concava con nasello.
chiavette tangenziali (montate a 120° e simmetriche tra loro).

Linguette
Trasmettono il movimento radiale attraverso le superfici di contatto laterali. Sui fianchi ci dev'essere un accoppiamento preciso, non ostacola il moto lungo l'asse (le chiavette si), non creano eccentricità (le chiavette si)

dritte (forma B);
arrotondate (forma A);
a disco o americane (buone per le superfici coniche);

Scanalati UNI 8953

scanalato con fianchi paralleli (a denti dritti);
scanalato con fianchi ad evolvente

Perni
Elementi cilindrici con funzione di fulcro per parti rotanti.

Spine
Elementi cilindrici con funzione di arresto e di collegamento.

Coniche;
Elastiche.

TRASMISSIONI

Rigide = Ingranaggi e ruote dentate;
Semirigide = Catene ad anelli o articolate;
Semielastiche = Funi metalliche o in fibra;
Elastiche = Cinghie piane, trapezoidali o dentate.

Trasmissioni rigide
Ingranaggio = meccanismo composta da due ruote dentate, ingranate tra loro (il moto si inverte di verso).
Ruota motrice o pignone o rocchetto = è la ruota che imprime il moto;
Ruota condotta= è la ruota che riceve il moto.
Rapporto di trasmissione T = rapporto tra la velocità angolare (2∏nR)del pignone e della ruota condotta.

Ruote dentate
ruote con opportuni risalti detti denti, la trasmissione avviene mediante il contatto.

Ruote cilindriche a denti dritti o elicoidali (fluide e silenziose possono trasmettere su assi sghembi);
Coniche a denti dritti o a spirale.

Continuità = Il contatto tra due denti non cessa prima che altri due cominciano l'altro contatto;
Profili coniugati = Coppia di curve per garantire l'ingranamento;
Costanza nel rapporto di trasmissione = I profili coniugati mantengono costante T durante l'ingranamento;
Retta di pressione = Tangente comune ai due cerchi fondamentali. La forza scambiata tra le ruote ha la stessa direzione;
Angolo di pressione θ = Inclinazione della retta di pressione rispetto alla tangente dei cerchi primitivi.
Diametro primitivo (D) = Diametro della ruota di frizione equivalente;
Diametro fondamentale (df) = Diametro del cerchio la cui tangente individua la retta di pressione;
Diametro di piede (dp) = Diametro corrispondente al piede del dente;
Diametro di testa (dt) = Diametro corrispondente alla testa del dente;
Addendum (a) = Misura della sporgenza del dente dalla primitiva (a= dt – D);
Dedendum (d) = Misura del vano della primitiva (d = D – dp);
Passo = Distanza sulla primitiva tra due punti corrispondenti di due denti consecutivi;
Modulo = Rapporto normalizzato tra il diametro primitivo D e il numero di denti;
Relazioni fondamentali = p=(∏D)/(n.denti) ; m = p/∏= D/n.denti;

Rocchetto e dentiera = Convertono il moto rotatorio in moto lineare;

Trasmissioni elastiche
Trasmissione a cinghia incrociata = tra alberi paralleli, con verso di rotazione opposto;
Trasmissione a cinghia semi incrociata = tra alberi sghembi;
Trasmissione con galoppino tenditore.
Cinghie dentate = ha la regolarità del moto delle ruote dentate;
Cinghie piatte = sono semplici cinghie che trasmettono il moto;
Cinghie trapezoidali = elevata aderenza (3 volte la piana), silenziosità, niente vibrazioni, facilità di montaggio

Trasmissioni semi rigide
I supporti o sopporti = sorreggono gli elementi rotanti;
Il cuscinetto = è la parte del supporto a contatto con l'elemento rotante, in genere vincolato al supporto-materiali diversi
Cuscinetti di strisciamento o radenti = materiali con basso coefficiente d'attrito (bronzo, piombo ecc)
Cuscinetti a rotolamento = riduzione della potenza consumata, poca lubrificazione e poca manutenzione;
Cuscinetti a rotolamento assiali = permettono il movimento assiale (rigidi o orientabili);
Cuscinetti a rotolamento radiali = permettono il movimento radiale (rigidi o orientabili)

Fonte: http://poliba.altervista.org/template/documents/Teoria_sunta_di_disegno.doc

Tolleranze e filettature