Concetto di tolleranza

Riprendendo il discorso iniziato nello scorso numero, osserviamo che nessun tipo di lavorazione, per quanto accurato, consente di realizzare la quota esatta, esistente solo come astrazione mentale; mentre, nella pratica, bisognerà accontentarsi di avvicinarvisi con una certa approssimazione, che potrà o dovrà essere più o meno spinta a seconda delle esigenze del risultato da ottenere.

Ciò premesso, potremo distinguere le quote di un pezzo in due categorie: quelle per le quali è sufficiente un'approssimazione grossolana, e quelle per le quali, al contrario, l'inevitabile errore di realizzazione dev'essere contenuto entro limiti ben definiti.

Per appoggiare le idee, torniamo all'esempio della ruota e dell'assale (figg. 18 e 19 ). Quali saranno in questo caso le quote più importanti?

Se ripensiamo alle considerazioni esposte nel numero scorso, per la ruota sarà il 0 2 del foro in cui andrà infilato l'assale; per quest'ultimo le sedi Ø 2 su cui saranno montate le ruote, e anche, a ben pensarci, le estremità Ø 1 (perni), che poi gireranno nei rispettivi cuscinetti.

Si noti che tutte queste quote riguardano parti destinate ad entrare in contatto fra di loro, creando un accoppiamento meccanico. Fra ruota e sede nell'assale si avrà un accoppiamento stabile, cioè bloccato,
che non consente movimento relativo; fra perni dell'assale e cuscinetti un accoppiamento mobile o libero,
con possibilità di rotazione relativa senza anormale resistenza.

In un accoppiamento libero è necessario un gioco fra le parti, di entità da definire in base alla destinazione dell'accoppiamento medesimo, che potrà essere volta a volta più o meno lasco; in un accoppiamento stabile occorre invece che fra i pezzi esista interferenza, anch'essa da definire opportunamente perchè i pezzi risultino bloccati fra di loro una volta eseguito il montaggio.

Come vedremo, questi giochi e queste interferenze sono dell'ordine dei centesimi di millimetro.

Ecco, dunque,la necessità di ben precise norme di esecuzione e di ben precisi limiti di inesattezza
nell'esecuzione, onde non giungere. magari, allo spiacevole esito di un accoppiamento mobile...
fra ruote e assale e di un accoppiamento stabile... fra perni e cuscinetti!

I disegni di figg. 18 e 19, che recano per il foro della ruota semplicemente Ø 2 e per sedi e perni dell'assale
Ø 2 e Ø 1, sono dunque incompleti, perchè queste quote essenziali mancano dell'indispensabile indicazione
che va sotto il nome di tolleranza di lavorazione.

A rigore, ogni quota dovrebbe avere la sua tolleranza; in pratica ci si limita ad indicare la tolleranza
sulle quote più importanti. Ciò non significa che le quote non tollerate siano abbandonate al libero arbitrio dell'esecutore, ma che esse devono stare entro i limiti stabiliti da criteri generali di tolleranza, che,
per i casi di interesse del fermodellista, stanno nell'ambito di approssimazione del calibro a corsoio.

Poichè questa è dell'ordine di più o meno un decimo di millimetro, è inteso che le quote prive di
indicazione di tolleranza sui nostri disegni potranno variare in tale ambito.

Ad esempio, l'indicazione Ø 4 impone che tale diametro misurato col calibro sia compreso fra 3,9 e 4,1 mm.
Come si indica la tolleranza? Scrivendo, ad esempio, la quota in questo modo:

               +  15
Ø 15 
                -  8

(15 e 8 indicano millesimi di mm - micron), il che significa che il diametro può stare fra un massimo
di 5 + 0,015 = 5,015 mm e un minimo di 5 -0008 = 4,992 mm.

Millesimi di mm! -dirà qualcuno E come li misuriamo?

Eccoci al punto: il calibro a corsoio è fuori causa.

Dobbiamo ora far conoscenza con uno strumento assai più preciso: il micrometro centesimale, detto anche «palmer».
 

Il Micrometro centesimale

 

E' sostanzialmente un calibro, nel quale lo spostamento della parte mobile viene ottenuto, anzichè per
scorrimento di un corsoio, per mezzo di una vite micrometrica. Esso è illustrato nella figura 22 :

Consta di un corpo arcuato (arco), connesso da un lato alla cosiddetta testa e dall'altro ad un piano
di base (controasta).

La testa, munita del congegno di lettura, è forata ed attraversata da una vite micrometrica di precisione
con passo di 0,5 mm: che avanza, cioè, di mezzo millimetro per ogni giro, essendo impegnata in una madrevite che fa corpo con la testa.

La vite si prolunga verso l'arco in un'asta di misurazione; dalla parte opposta è solidale con un tamburo
terminante in una fascia conica, detta lembo, sulla quale è incisa una graduazione in centesimi di mm,
che va da 0 a 50, perchè mezzo millimetro corrisponde appunto a 50 centesimi di mm.

Per far avanzare la vite, e l'asta connessavi, di un mm, bisogna dunque imprimerle due rotazioni complete.

Sul fusto cilindrico della testa sta una graduazione rettilinea in millimetri, che viene coperta o scoperta
dal lembo per effetto della rotazione (e conseguentemente, dello spostamento) del sistema vite-tamburo.

Su questa scala si legge il numero intero di mm della misura, sul lembo i centesimi di mm.

Per facilitare la lettura, tacche sottostanti alla scala indicano i mezzi millimetri.

Nell'estremità destra della testa vi è un congegno a frizione, manovrabile all'esterno con un pomello zigrinato,
il quale serve a serrare il pezzo sotto misura con una forza calibrata, che non lo schiacci sensibilmente, come invece potrebbe avvenire con serraggio a mano.

Nella fig. 22 si vede anche chiaramente come si opera la misura. Posto il pezzo fra asta e controasta,
si gira il tamburo fin quasi a contatto, completando l'operazione con il pomello della frizione fino allo scatto
della medesima.

La teoria delle tolleranze negli accoppiamenti meccanici è assai vasta, ed ardua per i non iniziati: limitiamoci pertanto, ad alcuni suggerimenti pratici, con preciso riferimento ai casi da noi considerati.

Torniamo al nostro lavoro

Esaminiamo l'accoppiamento fra ruota e assale. Possiamo ritenere che il foro nella ruota, supposto eseguito
con una punta da trapano ben affilata, risponda alla tolleranza

           +  0
Ø 2   
                + 12   

(diametro compreso fra 2 mm esatti e 2,012 mm); consultando le tabelle, troviamo che,
per accoppiamento stabile, dobbiamo attribuire alla sede la quota

             +  23
Ø 2   
              +  15

(diametro compreso fra 2,023 e 2,015). E' facile calcolare che la possibile interferenza va da un minimo
di 3 micron (diametro minimo della sede meno diametro massimo del foro: 2,015 -2,012 = 3 μ
ad un massimo di 23 micron (diametro massimo della sede meno diametro minimo del foro: 2,023 -2,000 = 23 μ, garantendo in ogni caso la stabilità dell'accoppiamento.

Nella tornitura delle sedi dell'assale, dal momento in cui il calibro segna 2,2 + 2,1 mm, bisognerà procedere con esigue profondità di passata e controllare frequentemente col centesimale, in modo da non uscire dal campo di tolleranza (diametro compreso fra 2,023 e 2,015 mm).

Passiamo ai perni e ai cuscinetti, (accoppiamento libero). Ammettendo che il foro nel cuscinetto risponda alla quota

         +  0
Ø 1   
           +  9

 
adotteremo per il perno (tabelle) la tolleranza

          +  7
Ø 1   
             +  16

qui il gioco potrà andare da un minimo di 7 a un massimo di 23 micron. E' così assicurato il movimento corretto, dolce ma non troppo lasco.

Nessuna preoccupazione per le altre quote, sia della ruota che dell'assale: appare evidente che in queste un decimo di mm in più o in meno non comporta nessuna conseguenza negativa.