Maßtoleranzen und geometrische Toleranzen sind die Sprache, mit der eine Maschinenbauzeichnung die zulässige Abweichung eines gefertigten Teils kommuniziert. Ohne sie definiert eine Zeichnung eine einzige perfekte Geometrie, die nicht hergestellt werden kann; mit ihnen definiert sie einen Bereich von Geometrien, die bei der Montage und im Betrieb korrekt funktionieren. Toleranzen korrekt zu spezifizieren — eng genug für die Funktion, großzügig genug für wirtschaftliche Fertigung — ist eine grundlegende Konstruktionsfähigkeit.
Das ISO-286-System — Maßtoleranzen
ISO 286 definiert ein standardisiertes Toleranzsystem für zylindrische Merkmale (Bohrungen und Wellen) auf der Grundlage von zwei Parametern: der Toleranzklasse (IT-Grad) und der Grundabmaß.
Der IT-Grad (IT01 bis IT18) definiert die Größe des Toleranzfeldes. IT01 bis IT4 sind für Hochpräzisions-Lehrenherstellung; IT5 bis IT10 für Präzisionszerspanteile; IT11 bis IT14 für allgemeine Zerspanung; IT15 und höher für grobe Verfahren wie Guss und Gesenkschmieden.
Das Grundabmaß (durch einen Buchstaben definiert — Großbuchstaben für Bohrungen, Kleinbuchstaben für Wellen) definiert die Lage des Toleranzfeldes relativ zum Nennmaß. H (Grundabmaß null für Bohrungen) und h (Grundabmaß null für Wellen) sind die Standardreferenz.
Einheitsbohrungs- vs. Einheitswellensystem
Die Mehrheit der Passungen verwendet das Einheitsbohrungssystem — die Bohrung wird auf einer Standard-H-Toleranzklasse gehalten und die Wellentoleranz wird variiert, um die gewünschte Passung zu erzeugen. Das Einheitswellensystem wird verwendet, wo die Welle ein Normteil ist, das nicht verändert werden kann.
Passungsarten — Spielpassung, Übergangspassung, Presspassung
| Passungsart | Merkmal | Typische Anwendungen | Beispiel (Einheitsbohrung) |
|---|---|---|---|
| Laufpassung | Garantiertes Spiel. Welle dreht frei in Bohrung. | Gleitlager, Zapfenlager, drehende Wellen | H7/f7, H8/f8 |
| Gleitsitz | Kleines garantiertes Spiel. Welle gleitet, dreht aber nicht. | Gleitkeile, Zentrierstifte | H7/g6 |
| Enger Gleitsitz | Sehr kleines Spiel. Ortsgenau, aber demontierbar. | Präzisionszentrierung | H7/h6 |
| Übergangspassung | Kann Spiel oder Übermaß haben. Leichtes Einpressen erforderlich bei Übermaß. | Keile, Kupplungsnaben, Zahnradflanken | H7/k6, H7/n6 |
| Presspassung (leicht) | Garantiertes Übermaß. Montage durch Pressen. Demontage möglich. | Zahnradflanken, Riemenscheiben, Buchsen | H7/p6, H7/r6 |
| Presspassung (schwer) | Großes Übermaß. Erwärmen/Kühlen für Montage. Demontage zerstörend. | Dauerverbindungen, Wuchtpassungen | H7/s6, H7/u6 |
Form- und Lagetoleranzen — GD&T
Maßtoleranzen kontrollieren Größe und Lage in kartesischem Sinne. GD&T (ISO 1101 / ASME Y14.5) erweitert dies auf Form, Ausrichtung und Position geometrischer Merkmale — mit standardisierten Symbolen in Toleranzrahmen auf der Zeichnung.
Formtoleranzen — Kein Bezug erforderlich
- Ebenheit ⏥ — die gesamte Oberfläche muss zwischen zwei parallelen Ebenen mit dem Toleranzwert als Abstand liegen. Für Flanschflächen, Dichtflächen und Kontaktflächen.
- Geradheit ⏤ — kann für ein Linienelement auf einer Oberfläche oder für eine abgeleitete Mittellinie (Zylinderachse) gelten.
- Rundheit ○ — der Querschnitt muss zwischen zwei konzentrischen Kreisen mit dem Toleranzwert als Abstand liegen. Kontrolliert jeden Querschnitt unabhängig.
- Zylinderform ⌭ — die Oberfläche eines Zylinders muss zwischen zwei koaxialen Zylindern mit dem Toleranzwert als Abstand liegen. Kontrolliert Rundheit, Geradheit und Zylinderform gleichzeitig.
Richtungstoleranzen
- Rechtwinkligkeit ⊥ — das Merkmal muss in einem genau rechtwinkligen Toleranzfeld zum Bezug liegen.
- Parallelität ∥ — das Merkmal muss in einem zum Bezug parallelen Toleranzfeld liegen.
- Neigung ∠ — das Merkmal muss in einem unter dem angegebenen Winkel zum Bezug liegenden Toleranzfeld liegen.
Lagetoleranzen
- Position ⊕ — das am weitesten verbreitete GD&T-Symbol. Kontrolliert die Lage eines Merkmals (typisch eine Bohrungsachse) relativ zu einem Bezugssystem. Das Positionstoleranzfeld ist zylindrisch (Durchmesser mit ∅-Modifikator); im Vergleich zur ±-Koordinatentoleranz ergibt es 57 % mehr Toleranzfläche bei gleicher Worst-Case-Einschränkung.
- Koaxialität ◎ — die abgeleiteten Medialpunkte oder -achse des kontrollierten Merkmals müssen innerhalb eines koaxialen zylindrischen Toleranzfeldes zur Bezugsachse liegen.
Zusammenfassung
Das ISO-286-Toleranzsystem bietet einen standardisierten Rahmen für die Bemaßung von Bohrungen und Wellen. GD&T unter ISO 1101 oder ASME Y14.5 erweitert die Kontrolle auf geometrische Form, Ausrichtung und Position, sodass Zeichnungen funktionale Anforderungen präziser und wirtschaftlicher kommunizieren als ±-Koordinatentolerierung allein. Das Positionssymbol mit Durchmessermodifikator ist das wichtigste GD&T-Werkzeug für Lochkreise und Lochbilder.