Tolleranze albero-foro: come si sceglie l'accoppiamento giusto?

Un cuscinetto che gira nella sua sede

Capita più spesso di quanto si pensi: un cuscinetto montato in una sede lavorata al tornio comincia a girare insieme all'anello esterno invece di restare fermo. Il disegno riportava un diametro nominale corretto, ma la tolleranza sulla sede era troppo larga rispetto a quella dell'albero della cassa. Risultato: gioco dove serviva interferenza, usura precoce, rumore, e un pezzo da rilavorare o scartare.

Il problema non è quasi mai il diametro nominale — quello lo sbagliano in pochi. Il problema è la scelta della tolleranza, cioè di quanto quel diametro può oscillare senza compromettere la funzione dell'accoppiamento. Ed è qui che entra in gioco il sistema ISO 286, lo standard che in officina si cita spesso a memoria (H7/g6, H7/p6) senza sempre sapere perché si usa quella combinazione e non un'altra.

Come funziona il sistema ISO 286

Il sistema si basa su due lettere e un numero: la lettera maiuscola indica il foro, quella minuscola l'albero, il numero (il grado IT, International Tolerance) indica quanto è stretta la tolleranza. Più basso il numero, più stretta la tolleranza: un IT5 è molto più preciso di un IT9.

Nella pratica quasi tutti i disegni meccanici usano il sistema a foro base: il foro è sempre H (tolleranza unilaterale, dal nominale verso l'alto) e si gioca sulla lettera dell'albero per ottenere il tipo di accoppiamento voluto. È una convenzione, non un obbligo, ma semplifica la vita agli utensili di lavorazione: alesatori e maschi per fori H si standardizzano meglio dei calibri per fori con lettere diverse.

• H7/g6 — accoppiamento con gioco, per alberi che devono scorrere o ruotare liberamente (bronzine, guide)
• H7/h6 — gioco minimo, quasi di posizionamento, per centraggi che non devono avere movimento apprezzabile
• H7/k6 o H7/n6 — accoppiamento di transizione, può risultare con gioco o con leggera interferenza a seconda delle tolleranze reali del lotto
• H7/p6 o H7/s6 — interferenza, montaggio a caldo o a pressione, per organi che non devono mai muoversi (perni, boccole)

Scegliere il grado IT giusto senza sovraquotare

L'errore opposto, altrettanto comune, è quotare tutto stretto per sicurezza. Un IT6 su un diametro che con IT9 avrebbe funzionato benissimo si traduce in rettifica invece di tornitura, tempi macchina più lunghi, e un costo pezzo che sale senza un motivo funzionale reale. La domanda da farsi prima di scrivere la tolleranza è sempre la stessa: cosa succede se questo diametro è al limite superiore, e cosa succede se è al limite inferiore? Se la risposta è 'niente di rilevante', la tolleranza può allargarsi.

Un altro fattore che in disegno si dimentica facilmente è la temperatura di esercizio. Un accoppiamento H7/g6 calcolato a 20°C tra un albero in acciaio e un foro in una fusione di alluminio si comporta diversamente a 80°C, perché l'alluminio dilata quasi il doppio dell'acciaio. Per componenti che lavorano vicino a sorgenti di calore — penso a staffe motore o supporti in prossimità di scarichi — il gioco a caldo va verificato, non dato per scontato.

Cosa guardare prima di mandare il disegno in produzione

Prima di rilasciare un disegno con accoppiamenti critici vale la pena controllare tre cose insieme, non una alla volta: la tolleranza dimensionale ISO, la rugosità superficiale richiesta (un H7/p6 con una rugosità Ra 3.2 si comporta diversamente da uno con Ra 0.8, perché le asperità superficiali assorbono parte dell'interferenza teorica) e la capacità reale del processo che produrrà il pezzo. Chiedere un IT6 a un fornitore che lavora solo al tornio parallelo senza rettificatrice porta quasi sempre a un fuori tolleranza che si scopre al collaudo, non prima.

Diverse aziende meccaniche della Campania che lavorano su piccole e medie serie preferiscono ormai far verificare gli accoppiamenti critici in fase di progetto, prima del primo lotto, proprio per evitare questo tipo di sorpresa a valle. È un controllo che costa qualche ora di disegno e ne fa risparmiare parecchie di rilavorazione.