Tűrések értelmezése és használatuk

Teljes könyv: Gépipari tűrések, illesztések
Hivatkozás: Andó Mátyás: Gépipari tűrések, illesztések, ISBN 978-963-12-4030-6, Gépész Tuning Kft, Budapest, 2016.

   Korábbi munkáim kapcsán betekintésem volt kis és közép sorozatok, valamint az egyedi alkatrészek gyártásába. Bár jellegét tekintve teljesen különböző struktúrát jelent a sorozat és az egyedi gyártás, de közös volt bennük, hogy a tűrések értelmezése és használata igen kaotikus volt. A tűrés használatát sarkítva a következőkkel jellemezném:
- tervező mérnök nem tudja mit és hogyan kéne használni, ezért egy nagyságrenddel szigorúbb tűrést ír elő,
- a gyártástechnológus kompromisszumot köt a gyárthatóság miatt és reménykedik, hogy összeszerelhető marad az alkatrész a többi csatlakozó elemmel,
- MEO pedig nem képes az előírásoknak megfelelően ellenőrizni;
(tervező nem tudja, gyártót nem érdekli, MEO pedig nem képes ellenőrizni).
   Ennek a helyzetnek az az egyetlen szerencsés része, hogy a megadott tűrés eleve aránytalanul szigorú volt, akkor a második és harmadik fél hibái kevésbé jelennek meg összeszerelésnél, üzemelésnél. Jelenleg az 0,01-os tűrések a tervező mérnökök részéről csak annyit jelent, hogy pontosan kéri (A4-es papír vastagsága körül belül 0,1 mm, egy hajszál pedig 0,03-0,05 mm). Sorozatgyártás esetén bár a műszaki rajzok jobban elő vannak készítve, azonban sokszor kimarad a technológiához igazítás, ami az olcsó gyártást tenné lehetővé. A megoldás azonban könnyű, egyszerűen nyitottnak kell lenni a partnercégeknél dolgozó mérnökök véleményére is. A jobb kommunikáció már rövidtávon is megtérül.

   A tűrések megfelelő használatának előfeltétele, hogy a műhelyrajzunk megfelelő legyen. A CAD rendszerek elterjedésével a műhelyrajzok színvonala drasztikusan csökkent. A tervezők legfőképpen azt felejtik el, hogy egy alkatrész kevés nézettel lerajzolni, hogy a rajz átlátható legyen, ráadásul nem mindegy, hogy az egyes felületelemeket hogyan méretezzük be. A műhelyrajz készítésénél a következő alapelveket vallom:
- Ha nem tudom mit jelent a jelölés, akkor nem teszem rá a műhelyrajzra,
- Minden esetben megadom a jelöletlen tűrések csoportjelét (pl: ISO2768-mK),
- A nem csatlakozó felületelemeket nem tűröm be külön,
- A csatlakozó felületelemeket mindig a szükséges illesztésekből adódó tűréssel látom el. (Elsődlegesen szabványos alkatrészeket választok, melynek a katalógusában előírják a szükséges illesztését is.)
- CAM (modell alapú megmunkálásnál) a rajzon a befoglaló méreteket, illetve az illesztett felületek tűrését és a meneteket tüntetem fel csak.
- Mindig kerülöm a túlhatározott méretmegadást, mert selejthez vezet.
A rendesen és átgondoltan elkészített rajz segíti a gyártást (kevesebb selejttel jár) és olcsóbb alkatrészeket eredményez.

A korábban elérhető anyagaimból 2016-ra egy könyvet állítottam össze a tűrések, illesztések témakörbe. A szabványok változása miatt több részletet is változtattam, de az alapelvek természetesen nem változnak. A megértést segíthetik az alábbi felvételek, bár ezek 2012-ben és 2013-ba készültek, így néhány részlet már nem pontos.


Könyv borítója: Borító
Teljes könyv: Gépipari tűrések, illesztések

   1. Tűrés

Tűrés: a felső és az alsó határméret közötti különbség. A tűrést jellemezhetjük a tűrésmező nagyságával és helyzetével. A határméretek felvétele a tervezés eredménye. Helyes megválasztásuk esetén olcsó jól működő alkatrészeket kapunk.
A tűrés fogalmáról, használatáról és értelmezéséről a könyv 1. és 2. fejezetében olvashat: Gépipari tűrések, illesztések.

   2. Túlhatározott méretmegadás

Bonyolultabb helyzetekben könnyen előfordulhat, hogy a rajzon túlhatározottság van. A fő probléma az, ha az alkatrészt legyártják az egyik lehetséges mérettel, az nem biztos, hogy a másik lehetséges méretet is kielégíti. Vagyis a nem ellenőrzött méret miatt az alkatrész selejtes lesz. Ezekben az esetekben mindig vita alakul ki a felelősség tekintetében, azonban a tervező (rajzoló) felelőssége vitathatatlan.
A túlhatározottságról a 3. fejezetben olvashat: Gépipari tűrések, illesztések.

   3. Alak- és helyzettűrés

A tervező mérnökök talán ebben a témakörben hibáznak a leginkább. Tervezőmérnökként nem szabad elfelejteni, hogy alak-, irány-, helyzet- és ütéstűrést ne azért rakjunk a rajzra, mert az akokr jobban néz ki, hanem mert fontos funkciója van annak a felületnek és tűrésnek. Az ISO 1101-es szabvány foglalkozik 113 oldalon ezzel a témakörrel példákon illusztrálva az egyes megadások pontos jelentését. Ide tartozik az elméletileg pontos méret, a kilépő tűrésmező és a legnagyobb anyagterjedelem feltétele is.
Az alak-, iráy, helyzet- és ütéstűrésről a 4. fejezetben olvashat: Gépipari tűrések, illesztések.

   4. Jelöletlen tűrések

A jelöletlen tűréseket az ISO 2768-as nemzetközi szabvány adja meg. Mind a mérettűrésekre mind az alak- és helyzettűrésekre csoportot kell választani, melyet a rajzon fel kell tüntetni. Alkatrészek tervezésénél érdemes a közepes (hossz-, szög és éltompítás tűrés) és normál (alak- és helyzettűrés) csoportokat választani ISO 2768-mK. Ha tervezőként pontos alkatrész akarunk tervezni akkor a táblázatból nézzük ki a finom csoporthoz tartozó értékeket, és ne 0,01 mm-t használjunk automatikusan.
A jelöletlen tűrésekről az 5. és a 13. fejezetben olvashat: Gépipari tűrések, illesztések.

   5. Éltompítások

Az éltompítások terén az ISO 13715-ös szabvány terjed el. Ez a szabvány az éltompításokat egységesen kezeli, és a gyártókra bízza a gyártástechnológiához illő éltompítás alakját. A tervezőmérnök csak az éltompítások határát jelöli ki. A rajzon érdemes megadni a külső és belső élekre vonatkozó általános tompítási értékeket. Ne felejtsük el, hogy az így megadott éltompításokat a rajzon nem kell jelölni, is egyszerűbb és átláthatóbb műhelyrajzokat kapunk.
Az éltompításokról a 6. fejezetben olvashat: Gépipari tűrések, illesztések.

   6. Illesztés, IT rendszer

Gépelemek kapcsolódásakor illesztésről beszélünk. Az illesztés lehet, laza, átmeneti vagy szilárd. A nemzetközi tervezés és gyártás miatt már korán szabványosították ezt a területet. Jelenleg az ISO 286-os szabvány van életben, mely szabályozza a tűrések nagyságát és helyzetét. A gazdaságos és jól működő illesztéseket a különböző táblázatok és a gépelemeket gyártó cégek katalógusai tartalmazzák.
Az illesztésekről bővebben a 7. fejezetben olvashat: Gépipari tűrések, illesztések.
Csapokra vonatkozó szabványos tűréstáblázat (könyveben 92. oldaltól):
ISO 286-2_csap_javitott.pdf.
Lyukakra vonatkozó szabványos tűréstáblázat (könyveben 98. oldaltól):
ISO 286-2_lyuk_javitott.pdf.

   7. Felületi érdesség

A felületi érdességgel kapcsolatos jelölések folyamatosan bővülnek és változnak. Ennek egyik oka, hogy nem csak 2D-s, hanem 3D-s felületi érdességi jelöléseket is szabályozni kell, illetve az újabb megmunkálási technológiákkal pontosabb felületi struktúrákat tudunk elérni. Ennek ellenére továbbra is igény van arra, hogy a 2d-s felületi érdesség paramétereit átszámoljuk egymásba, holott ez elméletileg nem lehetséges. Azonban a hagyományos forgácsolási technológiákra (esztergálás, marás, köszörülés) alkalmazhatunk közelítéseket.
A felületi érdességről bővebben a 8. fejezetben olvashat: Gépipari tűrések, illesztések.

A korábbi pontokhoz adhatnak segítséget az következő videók:

Tűrés értelmezése, tulajdonsága és megadása. Túlhatározottság értelmezése, kerülésének okai. Szabványos illesztési rendszer (ISO 286), méretek jelöletlen tűrései (ISO 2768), éltompítások (DIN 6784 az új szabvány ISO 13715) használati szabályai, alkalmazási irányelvek. Illesztési típusok, műszaki értelmezésük:



Felületi érdesség és az új jelölésük. Alak- és helyzettűrések, jelentésük, használatuk:



Műhely rajz készítése. Tűrés értelmezése, szabványos tűrések ISO 286, illesztés, alak- és helyzettűrés, jelöletlen tűrés ISO 2768, éltompítások ISO 133715, felületi érdesség:



   8. Mérőeszköz, gép, tűrés

A tűrések ismerete önmagában semmit sem ér, ha nem ismerjük a megmunkáló gépek és a mérőeszközök lehetőségeit – pontosságát. Amikor ugyanis egy tűrést előírunk ezzel megmunkálási technológiát és mérőeszközt is választunk áttételesen. Aránytalan tűrés esetén a gyártási költségek növekszenek, hiszen az országban nem 100 műhely lesz képes a feladatot elvégezni, csupán 5, aminek az infrastruktúráját meg kell fizetnünk.
A mérőeszköz, gép és tűrés kapcsolatáról a 9. fejezetben olvashat: Gépipari tűrések, illesztések.

   9. Legnagyobb anyagterjedelem feltétele

A legnagyobb anyagterjedelem feltétele, vagy legnagyobb anyagterjedelem elve az alak- és helyzettűrésekhez kapcsolódó egyik legfontosabb függő tűrés. Használatával olcsóbb gyártást és ellenőrzést tudunk elérni. Alkalmazásával az előírt alak- és helyzettűrések növelhetők az valós geometriától függően, úgy hogy az alkatrész funkcionalitása nem változik. A számítása viszonylag egyszerű, a bázisok és az alak- és helyzettűrések szabályait azonban nagyon pontosan kell ismerni hozzá.
A legnagyobb anyagterjedelem feltételéről a 9. fejezetben olvashat: Gépipari tűrések, illesztések.

   10. Méretlánc átrendezés elmélete

Méretlánc vagy méretháló átrendezésére szükség lehet. A kiadandó méret értelmezése, a növelő és a csökkentő tagok kiválasztása alapjai a számításnak. A méretlánc átrendezés esetén szükség lehet technológiai szigorításra is. A számítási feladatok gyakorlását érdemes egyszerűbb könnyen átlátható példákon kezdeni.
A méretlánc átrendezés elméletéről a 11. fejezetben olvashat: Gépipari tűrések, illesztések.



   11. Méretlánc átrendezés a gyakorlatban

Méretlánc vagy méretháló átrendezés elmélete mellett fontos ismerni azokat a gyakorlati eseteket, melyeknél ezeket a számításokat érdemes használni. Ilyenek a koordináta rendszerhez igazodó méretmegadás (CNC gépek programozása esetén), egyszerű ellenőrzés biztosítása az adott műveletben, információ szerzés kiadandó felület méretéről vagy a szerelési hézag megállapítása. A gyakorlati példák valós eseteket mutatnak be. Ilyen jellegű feladatoknál a körültekintő mérnöki gondolkodás elengedhetetlen.
A méretlánc átrendezésének gyakorlati kérdéseiről a 12. fejezetben olvashat: Gépipari tűrések, illesztések.