Passungsrechner: ISO 286 Passungen berechnen

Die Bezeichnung besteht aus dem Nennmass und zwei Toleranzklassen: Der Grossbuchstabe steht fuer die Bohrung, der Kleinbuchstabe fuer die Welle.

H7/g6 bei 50 mm heisst: Bohrung mit Toleranzklasse H, IT-Grad 7 (Toleranzbreite 25 Mikrometer, unteres Abmass 0), Welle mit Toleranzklasse g, IT-Grad 6 (Toleranzbreite 16 Mikrometer, oberes Abmass minus 9 Mikrometer).

Der Buchstabe legt die Lage des Toleranzfeldes zum Nennmass fest, die Ziffer die Breite. Bei H-Bohrungen liegt das untere Abmass EI stets bei null, sodass die Bohrung nie kleiner als das Nennmass wird.

Konkret ergibt die Eingabe 50 H7/g6 eine Bohrung von 50,000 bis 50,025 mm und eine Welle von 49,975 bis 49,991 mm.

Das Mindestspiel betraegt 9 Mikrometer, das Hoechstspiel 50 Mikrometer — es liegt eine Spielpassung vor, wie sie fuer Gleit- und Fuehrungslager ueblich ist. Der Passungsrechner uebernimmt die Zuordnung und zeigt Grenzmasze und Passungsart direkt an.

Bei einer Spielpassung ist die Bohrung stets groesser als die Welle; es bleibt immer ein Spalt. Beispiel: 50 H7/g6 ergibt Mindestspiel 9 Mikrometer und Hoechstspiel 50 Mikrometer.

Bei einer Uebergangspassung kann je nach Istmass der Einzelteile Spiel oder Uebermaß entstehen. Beispiel: 50 H7/k6 liefert Mindestspiel minus 18 und Hoechstspiel plus 23 Mikrometer.

Bei einer Presspassung ist die Welle stets groesser als die Bohrung; die Teile muessen unter Kraft gefuegt werden. Beispiel: 50 H7/s6 ergibt Hoechstspiel minus 18 und Mindestspiel minus 59 Mikrometer.

Welche Passungsart vorliegt, berechnet der Rechner aus dem Vorzeichen von Mindest- und Hoechstspiel. Ist das Mindestspiel positiv oder null, liegt Spielpassung vor.

Ist es negativ und das Hoechstspiel positiv, handelt es sich um eine Uebergangspassung. Sind beide negativ, liegt eine Presspassung vor. Typische Anwendung: Spielpassungen finden sich an Gleitlagern und leicht demontierbaren Verbindungen.

Uebergangspassungen dienen der Zentrierung von Zahnraedern auf Wellen. Presspassungen sichern Lagersitze und uebertragen Drehmoment durch Reibschluss.

ISO 286-1 teilt den Nennmassbereich von 0 bis 500 mm in 13 Stufen ein (zum Beispiel 1 bis 3 mm, 3 bis 6 mm, 30 bis 50 mm, 80 bis 120 mm). Je groesser der Nennmassbereich, desto groesser sind die Grundtoleranzen IT und die Grundabmasze.

Grund: Groessere Werkstuecke lassen sich mit derselben Maschine nicht so eng fertigen wie kleine, und die Funktionsanforderungen skalieren mit der Bauteilgroesse.

So betraegt IT7 im Bereich 30 bis 50 mm genau 25 Mikrometer, im Bereich 80 bis 120 mm dagegen 35 Mikrometer. Das Grundabmass g steigt ebenfalls: Bei 50 mm liegt es bei minus 9 Mikrometern, bei 200 mm bei minus 15 Mikrometern.

In der Werkstatt zeigt sich der Effekt deutlich: Eine H7-Bohrung mit 10 mm Nennmass hat nur 15 Mikrometer Toleranzbreite und erfordert Reiben oder Schleifen; bei 200 mm sind es 46 Mikrometer, die auch durch Feinbohren erreichbar sind.

Der Passungsrechner waehlt den Nennmassbereich automatisch und liest die zugehoerigen Tabellenwerte aus.

Das Einheitsbohrungs-System (ISO-Kurzbezeichnung: Bohrung H) legt das untere Abmass der Bohrung auf null fest. Die Passung wird ausschliesslich ueber die Wellentoleranzklasse gesteuert.

In der Praxis deckt dieses System rund 90 Prozent aller Passungen ab, weil die Bohrung als teurer zu aenderndes Bauteil auf ein Standardmass gefertigt wird und nur die Welle angepasst wird.

Der Grund liegt in der Lagerhaltung: Normbohrungen in H-Toleranz lassen sich als fertige Buchsen oder Normteile beziehen, waehrend die Welle wirtschaftlicher auf das gewuenschte Mass geschliffen oder gedreht wird.

Besonders im Maschinenbau mit haeufig wechselnden Wellendurchmessern spart das Einheitsbohrungs-System Werkzeugkosten. Das Gegenstueck waere das Einheitswellen-System (Welle h), bei dem das obere Abmass der Welle null ist und die Bohrung variiert.

Da der Einheitswellen-Fall in der Praxis selten vorkommt und die Tabellenarbeit analog funktioniert, beschraenkt sich der Rechner auf H-Bohrungen mit den IT-Graden 5 bis 11.

Fuer Einheitswellen-Passungen ist die Normausgabe ISO 286-2 direkt heranzuziehen.

Waelzlagerhersteller empfehlen fuer den Innenring auf der Welle typisch k5 oder k6 und fuer den Aussenring im Gehaeuse H6 oder H7. Der Innenring soll fest auf der Welle sitzen, damit er unter Last nicht schleift.

Der Rechner zeigt fuer 50 H7/k6 eine Uebergangspassung mit Mindestspiel minus 18 und Hoechstspiel plus 23 Mikrometern.

Bei staerker belasteten Lagern oder Stuetzlagern wird p6 oder r6 empfohlen, was eine Presspassung ergibt und thermisches Fuegen erfordert.

Beim thermischen Fuegen wird die Nabe erwaermt oder die Welle gekuehlt, damit durch die thermische Ausdehnung kurzzeitig genuegend Spiel fuer das Zusammenstecken entsteht.

Nach dem Temperaturausgleich sitzt der Verband kraftschluessig und uebertraegt Drehmoment rein durch Reibschluss, ohne zusaetzliche Formschlusselemente wie Passfeder oder Stift.

Die Gehaeusebohrung erhaelt dagegen eine Spielpassung (zum Beispiel H7/g6 oder H7/h6), damit sich der Aussenring nach Bedarf verschieben laesst. Im Rechner lassen sich Varianten schnell vergleichen, indem nur die Wellentoleranzklasse gewechselt wird.

Die Ziffer in der Toleranzklasse gibt den IT-Grad an. IT5 ist die engste im Rechner verfuegbare Toleranz, IT7 die in der Fertigung am haeufigsten verwendete, IT11 die groebste.

Im Nennmassbereich 30 bis 50 mm betraegt IT5 genau 11 Mikrometer, IT6 genau 16 Mikrometer und IT7 genau 25 Mikrometer. Eine engere Toleranz reduziert die Streuung der Istmasze und damit die Differenz zwischen Hoechst- und Mindestspiel.

Das bedeutet aber auch hoehere Fertigungskosten, weil engere Maschinen, geschliffene Bohrungen oder Feinstdrehen noetig sind.

In der Praxis waehlt man IT5 oder IT6 fuer Praezisionslager, Fuehrungsbuchsen oder Werkzeugaufnahmen und IT7 fuer allgemeine Maschinenbaupaarungen. IT9 und groeber kommen bei grob gefuegten Bauteilen ohne hohe Lagegenauigkeit zum Einsatz.

Typische Fertigungsverfahren nach IT-Grad: IT5 erfordert Feinschleifen, Honen oder Laeppverfahren. IT6 wird durch Innenschleifen oder Feinreiben erreicht. IT7 genuegt Reiben, Feindrehen oder Praezisionsfraesen.

IT9 bis IT11 sind mit konventionellem Drehen, Fraesen oder Bohren erreichbar.

Wenn Bohrung und Welle bei der Eingabe vertauscht werden, ergibt sich ein voellig anderes Toleranzfeld.

Wer zum Beispiel statt 50 H7/g6 die Toleranzklassen g6 als Bohrung und H7 als Welle eingibt, wuerde im ISO-System eine Einheitswellen-Passung beschreiben, die der Rechner nicht abbildet, weil er nur H-Bohrungen unterstuetzt.

In der Praxis fuehrt die Verwechslung dazu, dass die gefertigte Bohrung zu eng und die Welle zu gross ist, sodass aus einer geplanten Spielpassung eine nicht montierbare Kombination entsteht.

Der Rechner verhindert den Fehler, indem die Bohrung fest auf H-Klassen beschraenkt ist. Trotzdem sollte man vor der Fertigung pruefen, dass das Nennmass und die zugeordneten Toleranzklassen zum richtigen Bauteil gehoeren.

Ein einfacher Pruefschritt fuer die Zeichnung: Der Grossbuchstabe in der Passungsbezeichnung gehoert immer zur Bohrung (Innenmass), der Kleinbuchstabe zur Welle (Aussenmass).

Steht in der Zeichnung beispielsweise 50 H7/g6, muss die Bohrung die H7-Toleranz tragen und die Welle die g6-Toleranz — nicht umgekehrt.

Der Rechner deckt den Nennmassbereich von 1 bis 500 mm ab, der die ISO-286-Tabellen fuer Grundtoleranzen und Grundabmasze vollstaendig enthaelt.

Fuer Nennmasze ueber 500 mm definiert ISO 286-1 zwar weitere Bereiche (500 bis 630, 630 bis 800 und so weiter bis 3150 mm), diese erfordern jedoch erweiterte Tabellen, die im Rechner nicht hinterlegt sind.

In der Praxis kommen Passungen ueber 500 mm vor allem im Grossmaschinenbau, bei Turbinenwellen oder Druckbehaeltern vor und werden dort meist mit individuell berechneten Toleranzen statt mit Standardpassungen spezifiziert.

Typische Grossmaschinen-Anwendungen ueber 500 mm sind Walzenkoerper in Walzwerken, Schiffsantriebswellen, Turbinenlaeufer in Kraftwerken und Grosswaelzlager fuer Windenergieanlagen.

Bei solchen Dimensionen spielt die Waermeausdehnung eine ueberproportionale Rolle, weshalb die Toleranzvergabe haeufig projektspezifisch erfolgt und ueber die Standardfelder der ISO 286 hinausgeht.

Fuer diese Faelle ist die Normausgabe ISO 286-1:2010, Tabelle 2 direkt heranzuziehen. Der Rechner liefert fuer 500 mm noch korrekte Werte; darueberhinausgehende Eingaben werden auf den Maximalwert begrenzt.