Na zdecydowanej większości wymiarów wystarczy tolerancja ogólna według normy ISO 2768 w klasie średniej (m), czyli plus minus 0,2 mm dla wymiarów od 6 do 30 mm i plus minus 0,3 mm dla wymiarów od 30 do 120 mm. Ciasną tolerancję podawaj wyłącznie na tych wymiarach, które z czymś współpracują: gniazdach łożysk, pasowaniach wałka z tuleją, rowkach pod uszczelnienie i powierzchniach bazowych. Każdy zbędny wymiar z ciasną tolerancją wydłuża obróbkę, wymusza dodatkowy pomiar i podnosi cenę detalu, nie dając w zamian nic.
To najczęstszy i najdroższy błąd na rysunkach, jakie trafiają do zakładów obróbki skrawaniem. Konstruktor, który nie jest pewny, wpisuje ciasną tolerancję na wszystkim, bo intuicyjnie wydaje się to bezpieczne. W praktyce działa odwrotnie: rysunek, na którym wszystko jest krytyczne, nie mówi zakładowi nic o tym, co jest naprawdę ważne, a wycena rośnie kilkukrotnie. Poniżej rozkładam to na konkretne liczby.
Tabela tolerancji ogólnych ISO 2768-1
Norma ISO 2768 część pierwsza opisuje dopuszczalne odchyłki dla wymiarów liniowych, którym na rysunku nie przypisano własnej tolerancji. Ma cztery klasy dokładności: f (dokładna), m (średnia), c (zgrubna) i v (bardzo zgrubna). Wystarczy wpisać w tabliczce rysunkowej oznaczenie normy i literę klasy, a wszystkie nieoznaczone wymiary automatycznie dostają wartości z poniższej tabeli.
| Zakres wymiaru nominalnego | f (dokładna) | m (średnia) | c (zgrubna) | v (b. zgrubna) |
|---|---|---|---|---|
| od 0,5 do 3 | ±0,05 | ±0,1 | ±0,2 | nie dotyczy |
| powyżej 3 do 6 | ±0,05 | ±0,1 | ±0,3 | ±0,5 |
| powyżej 6 do 30 | ±0,1 | ±0,2 | ±0,5 | ±1 |
| powyżej 30 do 120 | ±0,15 | ±0,3 | ±0,8 | ±1,5 |
| powyżej 120 do 400 | ±0,2 | ±0,5 | ±1,2 | ±2,5 |
| powyżej 400 do 1000 | ±0,3 | ±0,8 | ±2 | ±4 |
| powyżej 1000 do 2000 | ±0,5 | ±1,2 | ±3 | ±6 |
| powyżej 2000 do 4000 | nie dotyczy | ±2 | ±4 | ±8 |
Klasa średnia (m) odpowiada temu, co typowa obrabiarka CNC osiąga bez żadnych dodatkowych zabiegów, i dlatego jest domyślnym wyborem dla części maszynowych. Klasa dokładna (f) ma sens przy detalach precyzyjnych i wtedy, gdy większość wymiarów faktycznie musi być trzymana ciasno. Klasy c i v spotyka się przy konstrukcjach spawanych, odlewach i wypalankach, gdzie sam proces nie daje lepszej powtarzalności.
Druga część normy, ISO 2768-2, opisuje tolerancje geometryczne bez indywidualnych oznaczeń: prostopadłość, symetrię, płaskość i bicie. Ma klasy H, K i L. Stąd bierze się często spotykany zapis ISO 2768-mK, czyli klasa średnia dla wymiarów liniowych i klasa K dla geometrii. To najpopularniejsze połączenie na rysunkach części maszynowych i w większości przypadków wystarczające.
Które wymiary naprawdę wymagają ciasnej tolerancji
Reguła jest prosta: tolerancję zaostrza się tam, gdzie powierzchnia detalu styka się z inną powierzchnią i ma się względem niej zachować w określony sposób. Wszędzie indziej wystarczy tolerancja ogólna. W praktyce sprowadza się to do czterech sytuacji.
Pasowania. Gniazdo łożyska, otwór pod sworzeń, czop wchodzący w tuleję. Tutaj liczy się nie sam wymiar, ale luz albo wcisk między dwiema częściami, więc obie muszą być opisane spójnie. Zamiast wpisywać własne odchyłki, użyj systemu pasowań ISO 286 i podaj oznaczenie w rodzaju H7 dla otworu, a wykonawca dobierze parametry obróbki bez dopytywania.
Rowki pod uszczelnienia. Pierścień uszczelniający pracuje przy określonym stopniu ściśnięcia. Za płytki rowek zniszczy uszczelkę, za głęboki przepuści medium. Wymiary rowka bierz z karty katalogowej uszczelnienia i przepisz razem z tolerancją oraz wymaganą chropowatością, bo tu akurat gładkość powierzchni ma znaczenie funkcjonalne.
Powierzchnie bazowe. Płaszczyzna, którą detal przylega do korpusu, i otwory, którymi jest do niego przykręcony. Tu częściej niż tolerancja wymiaru liczy się geometria: płaskość, prostopadłość i pozycja otworów względem wskazanej bazy. Podanie bazy na rysunku jest ważniejsze niż zaostrzenie liczby, bo bez niej zakład sam wybierze punkt odniesienia i może wybrać inny niż Ty.
Wymiary w łańcuchu wymiarowym. Jeżeli kilka wymiarów sumuje się do jednego wyniku, ich odchyłki też się sumują. Cztery wymiary po plus minus 0,2 mm dają w najgorszym przypadku 0,8 mm rozrzutu na końcu łańcucha. Rozwiązaniem zwykle nie jest zaostrzenie wszystkich czterech, tylko przewymiarowanie rysunku od jednej wspólnej bazy.
Chropowatość: kiedy podać Ra i jaką wartość
Chropowatość opisuje się parametrem Ra w mikrometrach i podaje tylko na tych powierzchniach, na których coś od niej zależy. Typowa powierzchnia po frezowaniu lub toczeniu wychodzi w okolicach Ra 1,6 do 3,2 bez żadnych dodatkowych zabiegów, więc wpisywanie takiej wartości na rysunku nic nie zmienia poza tym, że zakład będzie ją musiał sprawdzić. Ra 0,8 wymaga już przejścia wykańczającego ostrym narzędziem i wolniejszych parametrów, a wartości poniżej Ra 0,4 najczęściej oznaczają szlifowanie albo dogładzanie, czyli osobną operację u podwykonawcy.
Praktyczny wniosek: chropowatość podawaj na powierzchniach pod uszczelnienia, na czopach pracujących w łożyskach ślizgowych i na powierzchniach uszczelniających złącza. Na obrysie detalu, na dnie kieszeni montażowej i na fazach nie podawaj jej wcale, bo tam nie ma czego kontrolować.
Ile kosztuje jedna zbędna ciasna tolerancja
Mechanizm wzrostu ceny nie polega na tym, że zakład dolicza narzut za trudność. Ciasna tolerancja realnie zmienia technologię i każda zmiana kosztuje osobno.
| Co się zmienia | Dlaczego | Jak to widać w wycenie |
|---|---|---|
| Dodatkowe przejście wykańczające | Ostatni ruch narzędzia musi zbierać cienką warstwę przy wolniejszym posuwie, żeby detal nie odpychał narzędzia. | Dłuższy czas maszynowy na każdej sztuce, więc koszt rośnie proporcjonalnie do wielkości serii. |
| Kontrola stuprocentowa zamiast wyrywkowej | Przy ciasnej tolerancji zakład nie może założyć, że skoro pierwsza sztuka jest dobra, to setna też będzie. | Czas pomiaru każdej sztuki, przy wymiarach trudnych do zmierzenia także koszt maszyny współrzędnościowej. |
| Stabilizacja warunków obróbki | Setne części milimetra są wrażliwe na temperaturę detalu, narzędzia i samej maszyny, więc proces trzeba prowadzić spokojniej. | Mniej sztuk na zmianę i większe ryzyko, które zakład wycenia z góry, bo poprawka detalu poza tolerancją zwykle nie istnieje. |
| Wyższy odsetek braków | Detal poza tolerancją w dół najczęściej trafia na złom, bo materiału nie da się dołożyć. | Narzut na braki wliczony w cenę jednostkową, tym wyższy, im droższy jest materiał i im dłuższa obróbka przed wymiarem krytycznym. |
Dlatego rysunek, na którym trzy wymiary mają ciasną tolerancję, a trzydzieści korzysta z tolerancji ogólnej, wycenia się zupełnie inaczej niż rysunek, na którym wszystkie trzydzieści trzy są ciasne. To jest ta sama część i ta sama funkcja, a różnica w cenie bywa dwukrotna. Szerszy rozkład wyceny na pozycje opisaliśmy w tekście o tym, ile kosztuje obróbka CNC za godzinę.
Co powinien zawierać komplet dokumentacji
Sam model trójwymiarowy nie wystarczy, bo nie niesie informacji o tolerancjach, materiale ani wykończeniu. Komplet, po którym zakład wycenia bez dopytywania, to model w formacie STEP, rysunek w PDF z tolerancjami krytycznymi i wskazanymi bazami, gatunek materiału, wymagania wobec obróbki powierzchniowej oraz liczba sztuk teraz i spodziewany wolumen roczny. Jeżeli dopiero kompletujesz stanowisko konstruktorskie i szukasz taniej drogi do legalnego oprogramowania, warto sprawdzić rynek wtórnych licencji wieczystych, bo przy jednym stanowisku CAD różnica wobec subskrypcji bywa znacząca.
Warto też dopisać jedno zdanie o funkcji detalu. Zakłady obróbki skrawaniem widzą setki podobnych części i technolog często od ręki podpowie zmianę, która obniży cenę: większy promień w narożu kieszeni, rezygnację z obróbki z czwartej strony albo zamianę materiału na lepiej skrawalny. Rysunek bez kontekstu wyceni się dokładnie tak, jak został narysowany, razem ze wszystkimi kosztami, których dało się uniknąć.
Najczęstsze pytania
Co oznacza zapis ISO 2768-mK? To dwie klasy podane naraz: litera m dotyczy tolerancji wymiarów liniowych według ISO 2768-1 i oznacza klasę średnią, a litera K dotyczy tolerancji geometrycznych według ISO 2768-2. Taki zapis w tabliczce rysunkowej obejmuje wszystkie wymiary i cechy geometryczne, którym nie przypisano własnych wartości.
Jaką tolerancję trzyma standardowa obrabiarka CNC? Typowe centrum frezarskie i tokarka CNC bez dodatkowych zabiegów pracują w okolicach klasy średniej ISO 2768, czyli plus minus 0,1 do 0,3 mm zależnie od wielkości wymiaru. Ciaśniejsze wartości są osiągalne, ale wymagają wolniejszych parametrów, stabilnych warunków i pomiaru, więc to już decyzja kosztowa, a nie techniczna.
Czy podawać tolerancję na wymiarach otworów gwintowanych? Nie ma takiej potrzeby. Gwint opisuje się oznaczeniem w rodzaju M8 razem z klasą dokładności gwintu i głębokością, a średnica otworu pod gwint wynika z normy. Wpisywanie własnej tolerancji na otwór przed gwintowaniem tylko myli wykonawcę.
Kto odpowiada za detal wykonany zgodnie z rysunkiem, ale niepasujący do montażu? Zakład odpowiada za zgodność z dokumentacją, którą dostał. Jeżeli część mieści się w podanych tolerancjach, a mimo to nie pasuje, przyczyna leży w rysunku, nie w wykonaniu. To kolejny argument za tym, żeby zamiast zaostrzać wszystko, poświęcić chwilę na wskazanie baz i przemyślenie łańcucha wymiarowego.
Podsumowanie
Domyślnie wpisz w tabliczkę rysunkową ISO 2768-mK i zostaw większość wymiarów bez własnych tolerancji. Zaostrzaj wyłącznie tam, gdzie detal z czymś współpracuje: przy pasowaniach użyj oznaczeń systemu ISO 286 zamiast własnych odchyłek, przy rowkach pod uszczelnienia przepisz wartości z karty katalogowej, przy powierzchniach montażowych wskaż bazy i geometrię. Chropowatość podawaj tylko tam, gdzie ma funkcję. Zestawienie technologii, stawek i plików potrzebnych do wyceny znajdziesz na stronie o obróbce CNC na zamówienie, a jeżeli szukasz zakładu w najgęściej uprzemysłowionej części kraju, zacznij od strony o obróbce CNC na Śląsku i w Katowicach. Przy elementach powstających z blachy, a nie z bryły, właściwym punktem wyjścia będzie obróbka metali na zamówienie.