Lernfeld 5 · Prüfung Teil 1

Passungen, Form- und Lagetoleranzen, Oberflächengüte

ISO-Passungen, Form- und Lagetoleranzen und Oberflächenkenngrößen Ra und Rz im Werkzeugbau, mit Prüfmittelwahl und Prüfplan.

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Darum geht es

Im ISO-System nach DIN EN ISO 286 steht ein Großbuchstabe für die Bohrung, ein Kleinbuchstabe für die Welle, die Zahl für den Toleranzgrad. Aus den Abmaßen ergeben sich Höchst- und Mindestmaß, aus beiden Teilen Höchst- und Mindestspiel oder Übermaß. Spielpassungen nimmt man für Führungen, Übergangspassungen für Zylinderstifte und Zentrierungen, Übermaßpassungen für fest eingepresste Buchsen. Für CNC-Programme rechnet man mit dem Toleranzmittenmaß, damit nach beiden Seiten Reserve bleibt.

Form- und Lagetoleranzen nach DIN EN ISO 1101 begrenzen Abweichungen, die ein Maß allein nicht erfasst. Ebenheit und Zylinderform brauchen keinen Bezug, Parallelität, Rechtwinkligkeit, Position und Rundlauf beziehen sich auf Bezüge. Ohne Angabe gilt das Unabhängigkeitsprinzip nach DIN EN ISO 8015; die Hüllbedingung muss mit dem eingekreisten E gefordert werden. An Schnittplatten sind Parallelität der Seiten und Rechtwinkligkeit der Durchbruchwände entscheidend für den Schneidspalt.

Die Oberfläche beschreibt man heute nach DIN EN ISO 21920 mit Kenngrößen wie Ra und Rz. Ra ist ein Mittelwert und glättet einzelne Riefen, Rz erfasst die größten Profilhöhen und ist meist ein Mehrfaches von Ra; eine feste Umrechnung gibt es nicht. Beim Drehen bestimmen Vorschub und Eckenradius die theoretische Rautiefe. Geprüft wird nach Prüfplan mit einem Prüfmittel, dessen Messunsicherheit klein gegen die Toleranz ist: Für enge Passungen sind Grenzlehrdorn, Innenmessgerät oder Messschraube nötig, nicht der Messschieber.

Das solltest du dir merken

Höchstspiel gleich größte Bohrung minus kleinste Welle, Mindestspiel gleich kleinste Bohrung minus größte Welle.
Formtoleranzen brauchen keinen Bezug, Lage- und Lauftoleranzen schon.
Als Faustregel soll die Messunsicherheit höchstens ein Zehntel der Toleranz betragen.
Bei der theoretischen Rautiefe geht der Vorschub im Quadrat ein.
Eine zu große Bohrung lässt sich durch Nachreiben nicht mehr ins Maß bringen.

Formeln

Höchstspiel und Mindestspiel: $P_{S H} = G_{o B} - G_{u W}, P_{S M} = G_{u B} - G_{o W}$; $G_{o B}$ , $G_{u B}$ Höchst- und Mindestmaß der Bohrung, $G_{o W}$ , $G_{u W}$ Höchst- und Mindestmaß der Welle
Toleranzmittenmaß: $C = \frac{G _{o} + G _{u}}{2}$; $C$ Mittenmaß in mm, $G_{o}$ Höchstmaß, $G_{u}$ Mindestmaß
Theoretische Rautiefe beim Drehen: $R_{t h} = \frac{f ^{2}}{8 \cdot r _{ε}}$; $R_{t h}$ in mm, $f$ Vorschub in mm, $r_{ε}$ Eckenradius in mm

Typische Fehler in der Prüfung

Höchstspiel mit dem Mindestmaß der Bohrung gerechnet.
Parallelität mit Ebenheit verwechselt und den Bezug übersehen.
Eine H6-Bohrung mit dem Messschieber geprüft, obwohl die Toleranz nur wenige Mikrometer beträgt.
Theoretische Rautiefe in mm angegeben, obwohl µm gefragt sind.

Tipps aus der Werkstatt

Höchstspiel = größte Bohrung minus kleinste Welle. Prüfmittel nach der Faustregel wählen, dass die Messunsicherheit höchstens ein Zehntel der Toleranz ist; eine H6-Bohrung prüft man nicht mit dem Messschieber. Parallelität braucht einen Bezug, Ebenheit nicht.

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14 Aufgaben zu „Passungen, Form- und Lagetoleranzen, Oberflächengüte“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Werkzeugmechaniker/-in (2004 i. d. F. 2018), Lernfeld 5 (Formgeben von Bauelementen durch spanende Fertigung); DIN EN ISO 286, 1101, 21920. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.