4 Grundbegriffe der Zeichnungstolerierung

1 4 Grundbegriffe der - und GeometrietoleranzzoneDie Form- und Lagetolerierung wird gemeinhin als kompliziert empfunden und bereitet oftmalsin der Praxis erhebliche Schwierigkeiten. Um den Unterschied zur herk mmlichen Ma tolerie-rung besser erkennen zu k nnen, soll zun chst die Spezifizierung dieses Toleranzsystems zurMa tolerierung [DUB 05] kurz erl utert toleranzenIm ISO-Normenwerk ist festgelegt, dass durch eine Ma toleranz nur die mittels Zwei-punktmessung ermittelten rtlichen Istma e eines Geometrieelementes begrenzt werden, nichtaber seine Formabweichungen. Eine Ma toleranz wird somit durch Grenzabma e (z. B. +0,2/ 0,1) oder Toleranzkurzzeichen ( H7 oder h7) angegeben.

2 Damit sind jedoch keine Ein-schr nkungen f r Form und Lage bestimmt. Dies ist unter anderem die Erkenntnis des folgen-den Beispiels in Abbildung : Interpretation von Ma toleranzenDas Ma f r den Durchmesser des Wellenzapfens ist mit 20 +0,3/ 0,1 angegeben. Darausergeben sich die folgenden Grenzma e:NNennma 20,0 GoGr tma 20,3 GuKleinstma 19,9 Aooberes Abma +0,3 Auunteres Abma 0,1 TToleranz(Ao Au)+0,4T(Go Gu)+0,4164 Grundbegriffe der ZeichnungstolerierungDas gemessene Ist-Ma muss also im Toleranzfeld minus der Messunsicherheit (siehe DINEN ISO 14253), , zwischen 19,9+u und 20,3 u liegen, wenn die Zeichnungsangabe einge-halten werden soll (die Me unsicherheit ist entsprechend GUM abzusch tzen).

3 Ber die Rundheit, Zylindrizit t oder Rechtwinkligkeit des Zapfens sind keine Angabengemacht worden. Das Durchmesserzeichen am Ma begrenzt nicht die Rundheit, sondern istnur ein zeichnerisches Symbol (s. ISO 129-1).Weiterhin ist noch ein rechteckig umrahmtes Ma eingef hrt worden, welches in seiner Wir-kung noch zu definieren :Ma tolerierte Bolzen-Zeichnung mit SicherungsstiftAlle auftretenden Geometrieabweichungen lassen sich somit nur eingrenzen durch: die H llbedingung (DIN 7167 bzw. in iso 8015 ), die Symbole nach ISO 1101 und durch Allgemeintoleranzen (nach ISO 2768, ).Diese M glichkeiten werden nachfolgend noch abgekl Ma - und Ma Das theoretisch genaue Ma dient zur Angabe der geometrisch idealen (theoretisch genauen)Lage der Toleranzzone1 f r Neigungs-, Positions- oder Profiltoleranzen (siehe ISO 1101, ).

4 Das Ma wird rechteckig umrahmt. Wie ein Nennma unterliegt es keinerlei Abweichun-gen, auch nicht den m glicherweise angegebenen werden in Zeichnungen ideale Ma e als Stufenma e (siehe DIN 7170) mit dem Tole-ranzwert Null benutzt. Diese Anwendung ist durch die Definition aber nicht gedeckt, sondernes sollte immer darum gehen, mit einem idealen Ma die Lage einer Toleranzzone eindeutigfestzulegen. Bei dem in der vorherigen Abbildung gezeigten Bolzen hat beispielsweiseder Lochabstand L=10mm die Funktion des geometrisch idealen Ma es (als solches legt esdie Lage der Toleranzzone und nicht der Bohrungsmitte fest). Form- und Lagetolerierung nach DIN ISO 1101 hat die Festlegung von Toleranzzonenzum Prinzip.

5 Abbildung zeigt den Vergleich zwischen geometrisch idealer Form,Toleranzzone und Ist-Profil f r ein Linienprofil. Mittels einer Toleranzzone sollen die Ist-Soll-Abweichungen eingegrenzt :Vergleich zwischen geometrisch idealer Form, Toleranzzone und Ist-Profil am Werkst ckEine Geometrieabweichung f llt stetes unh ngig von einer Ma abweichung an. Je nach demverwandten Tolerierungsprinzip (DIN 7167 oder iso 8015 ) liegt die Geometrieabweichunginnerhalb oder au erhalb der Ma abweichung. Eine exakte Ma kontrolle ist daher nur unterBer cksichtigung der Ma - und Toleranzangaben mit dem Tolerierungsprinzip m : Siehe hierzu besonders ISO 5458 (Positionstolerierung).

6 184 Grundbegriffe der ZeichnungstolerierungDie in der GPS-Normung festgelegten Toleranzzonen sind in Abbildung :Darstellung der Toleranzzonen nach ISO 1101 Die Angabe einer Geometrietoleranz soll also daf r sorgen, dass das Geometrieelement vonder gedachten Idealform nur innerhalb dieser Toleranzzone abweicht. In der Praxis hei t das,dass, eine Blechkante, die als Anschlag dient, hinreichend gerade sein muss oder, dassein W lzlagersitz hinreichend kreiszylindrisch sein gibt zwei grunds tzlich unterschiedliche Ans tze bei der Betrachtung von Ma en und ihrerAuswirkung auf die geometrische Form eines Bauteils:1. Nach dem Unabh ngigkeitsprinzip DIN iso 8015 (siehe Kapitel ) sagt eine Ma -toleranz eines Geometrieelementes nichts ber eventuelle Geometrieabweichungenaus.

7 Leitregel : Toleranzzone von GeometrieelementenDas gekennzeichnete Geometrieelement muss sich innerhalb der Toleranzzonebefinden. Als Toleranzzone kann ein Abstand, eine Fl che oder ein Raum die-nen. Begrenzt wird die Toleranzzone durch zwei Grenzlinien bzw. Grenz-ebenen oder Grenzkreise, die der idealen Form des Geometrieelementesentsprechen. Im vorstehenden Beispiel muss die gesamte Profillinie (in einer festzulegendenAnzahl von Schnitten ber die Dicke) innerhalb der Toleranzzone zwischen zwei parallelen GeradenRaum zwischen zwei parallelen EbenenRaum innerhalb eines ZylindersRaum innerhalb eines QuadersFl chen zwischen zwei konzentrischen KreisenRaum zwischen zwei koaxialen Minimum-Bedingung19 Das hei t, das Bauteil kann zwar ma lich in Ordnung, aber trotzdem nicht funktionsf higsein, da zu gro e Abweichungen von der idealen geometrischen Form vorliegen.

8 So sei bei der Welle in Abbildung durchaus an jeder beliebigen Stelle dieDurchmessertoleranz eingehalten worden, die Funktionsf higkeit k nnte aber aufgrund derstarken Formabweichung eingeschr nkt bzw. nicht mehr gegeben sein, da hier auch dasGegenst ck zu ber cksichtigen :Welle mit nicht eingeschr nkter Geradheitsabweichung und m glichem H llma 2. Beim H llprinzip nach DIN 7167 (siehe Kapitel ) d rfen Form- und Paralle-lit tsabweichungen den Betrag der Ma toleranz zwar erreichen, aber nicht ber-schreiten. Sollte die von der H lle 22mm umschlossene Abweichung f r eine Gew hrleistung derFunktionsf higkeit zu gro sein, so muss zus tzlich zur Ma toleranz eine engere Formtole-ranz gew hlt werden.

9 (Mit H lle sei das Ma des formidealen Gegenst ckes bezeichnet.)Das Prinzip der Formeinschr nkung findet bei Wellenlagerungen Anwendung. W rdeder Wellenzapfen beispielsweise nicht mit einer Toleranz f r Zylindrizit t versehen, so k nnteer auch innerhalb der Ma toleranz kegel- oder gleichdickf rmig sein. Dies w rde an einzel-nen Stellen in einem W lzlagerring beim berrollen zu einer erh hten Pressung f hren, waseine deutliche Reduktion der Lebensdauer bewirken w rde. Die tats chlich vorhandeneFormabweichung eines Bauteils vom geometrisch idealen Ma wird messtechnisch mittelsder Minimum-Bedingung (Tschebyschew-Kriterium) festgestellt.

10 RungDie Minimum-Bedingung (nicht zu verwechseln mit der Minimum-Material-Bedingung)dient der Ermittlung der tats chlich vorhandenen Formabweichung eines Bauteils vom geo-metrisch idealen Ma mithilfe von zweckgerechten Messverfahren ( ein Formmessger toder eine 3-D-Koordinatenmessmaschine). Das Messprinzip ist in der ISO 1101 an verschie-denen Beispielen erl Grundbegriffe der zur Anwendung der Minimum-BedingungAlle an Geometrieelementen angegebenen Toleranzzonen m ssen durch geeignete Mes-sungen gem der Minimum-Bedingung auf Einhaltung berpr ft und EbenheitZur Bestimmung der Geradheitsabweichung werden zwei parallele Geraden so an die Ist-kontur1 eines Geometrieelementes herangef hrt, dass sie diese einschlie en und ihr Abstandzueinander minimal wird.