Standardtoleranzklassen IT5-IT8 in der CNC-Bearbeitung

Bei Konstruktion, Geometrie und Fertigung sind Maße von entscheidender Bedeutung. Schon geringfügige Abweichungen können die Effizienz oder Genauigkeit eines Produkts in jeder Anwendung beeinträchtigen. Toleranzen dienen dazu, diese Abweichungen auf einen bestimmten Wert zu begrenzen. Die Internationale Organisation für Normung (ISO) definiert diese Toleranzen. Verschiedene Toleranzklassen, die in Konstruktion und Fertigung Anwendung finden, werden in diesem Artikel erläutert.

Was sind die Standardtoleranzklassen IT5–IT8?

Die Toleranzklassen IT5 bis IT8 sind von der ISO definiert und erlauben zulässige Abweichungen in den Abmessungen. Zum Beispiel:

• Die Toleranzklasse IT5 bedeutet eine sehr geringe zulässige Abweichung der Dimension.
• IT6 bedeutet hohe Präzision, aber im Vergleich zu IT5 relativ große Toleranzen.
• IT7 bietet großzügige Toleranzen für allgemeine Anwendungen
• IT8 bietet einen größeren Spielraum bei den zulässigen Variationen

Technische Toleranz erklärt

Toleranz im Maschinenbau beschreibt, wie groß die zulässige Abweichung in einer bestimmten Dimension ist. Wie gut ein Bauteil in die Anwendung passt und wie gut es funktioniert, hängt maßgeblich von der technischen Toleranz ab.

Was bedeuten Standardtoleranzklassen?

Diese Standardtoleranzklassen geben den zulässigen Grad an Maßabweichungen an. Je kleiner die Toleranzklasse, desto enger die Toleranz; beispielsweise bedeutet IT8 eine größere zulässige Toleranz im Vergleich zu IT5.

Toleranzklasse vs. Maßgröße

Die Toleranzklasse gibt die maximal zulässige Abweichung der Abmessung an. Beispielsweise ist ± 0.01 mm ein Toleranzwert, der durch eine Toleranzklasse vorgegeben ist.

Die Maßangabe ist einfach die Größe des Bauteils in der Konstruktion, z. B. 1.5 mm Dicke.

IT-Klassifizierungen im ISO 286-System

ISO 286 ist eine internationale Norm, die ein System von Toleranzen und Passungen definiert. Sie findet hauptsächlich im Maschinenbau Anwendung. Die ISO 286 definiert die IT-Klassen und legt darüber hinaus die zulässigen Abweichungen der Bauteilabmessungen fest.

Wie berechnet man Bearbeitungstoleranzen für IT-Klassen?

Die Toleranzklassen für die Fertigungstechnik (IT-Klassen) werden von der ISO definiert. Bei der Festlegung dieser Toleranzklassen werden genaue Berechnungen durchgeführt. Im Folgenden werden die Berechnungen erläutert, die bei der Bestimmung der Toleranzklassen für die Fertigungstechnik (IT-Klassen) Anwendung finden.

Wichtige Begriffe

Bei den Berechnungen werden folgende wichtige Begriffe verwendet:

1. Nenngrößen

Die Nenngröße ist ein typischer Wert einer Abmessung in technischen Zeichnungen oder Konstruktionsplänen eines Bauteils. Beispielsweise ist eine Breite von 10 mm eine Nenngröße, die tatsächliche Größe kann aber 9.8 mm betragen.

2. Standardgrößen

Dies ist die Ausgangsgröße einer Abmessung im Ingenieurwesen oder in der Entwurfsphase, aber es ist der genaue Wert, auf dessen Grundlage Toleranzen festgelegt werden.

3. Tatsächliche Größen

Die tatsächliche Größe eines Bauteils oder einer Abmessung ist die Endgröße, die nach der Fertigung ermittelt wird. Wenn beispielsweise eine Welle mit einem Durchmesser von 10 mm gefertigt wird, entspricht dies der tatsächlichen Größe.

4. Größenbeschränkungen

Die in der Technik oder bei der Festlegung von Abmessungen verwendeten Größenbeschränkungen bezeichnen die maximale und minimale Größe eines Bauteils. Beispielsweise sollte der Durchmesser einer Welle 10.2 mm nicht überschreiten, aber auch nicht unter 9.9 mm liegen.

5. Zulage

Toleranz bedeutet zulässige Abweichung in den Abmessungen eines Bauteils. Beispielsweise beträgt die Toleranz 0.2 mm an der Ober- und Unterseite.

7. Toleranzeinheit (i)

Die Toleranzeinheit kann je nach tatsächlicher Größe des Bauteils in mm oder µm angegeben werden. Zum Beispiel ±0.1 m für eine Länge von 10 m.

8. Toleranzwert (T)

Der Toleranzwert ist die tatsächliche Differenz zwischen der oberen und der unteren Grenze der Bauteilabmessung. Zum Beispiel:

10/+0.01 mm

10/-0.02 mm

• Der Toleranzwert beträgt also 0.03 mm.

Berechnung der Standardtoleranzeinheit i (in µm)

ISO 286-Formel zur Berechnung der Standardtoleranzeinheit i in µm:

i = 0.45 * ∛D + 0.001 * D

Kennzahlen:

• i = Standardtoleranzeinheit in µm
• D = geometrischer Mittelwert der Abmessungen in mm (für Wellen/Bohrungen: √(D_max × D_min))

Beispiel (Schnellrechnung):

Wenn D=50 mm:

1. ∛50=3.6
2. 45 × 3.684 = 1.658
3. Linearen Term hinzufügen: 001 × 50 = 0.05
4. Summe: i=1.658+0.05=1.708 μm

Ergebnis: i=1.71 μm

Von der IT-Nummer zur numerischen Toleranz

Jede IT-Nummer hat eine andere numerische Toleranz. Bei der IT-Nummer IT7 beträgt der numerische Wert 0.025 mm. Je kleiner die Toleranzzahl ist, desto höher ist die erforderliche Präzision.

Toleranzwerte IT5–IT8 nach Größenbereich

Die Toleranzklassen IT5 bis IT6 bezeichnen einen bestimmten zulässigen Abweichungsbereich der Grundmaße. Im Folgenden werden die Größenbereiche für diese IT-Nummern anhand verschiedener Anwendungsbereiche ermittelt.

Typische IT5- und IT6-Bereiche

Beispielsweise würde ein Loch in der Luft- und Raumfahrtindustrie eine höhere Präzision erfordern, daher werden hier die Toleranzwerte IT5 und IT6 verwendet.

Typische IT7- und IT8-Bereiche

Die Toleranzwerte IT7 und IT8 ermöglichen im Vergleich zu IT5 und IT6 eine höhere zulässige Abweichung der Maße. Beispielsweise bei Maschinengestellen.

IT5–IT8 Güteklassen und Passungen in Loch-Wellen-Systemen

Die ISO hat ein System von Toleranzen und Passungen für Bohrungen und Wellenverbindungen entwickelt . Für Spiel-, Übergangs- und Presspassungen werden die Toleranzklassen IT5, IT6, IT7 und IT8 usw. verwendet.

Gängige Passformarten

Es gibt drei Hauptpassformtypen :

1. Presspassung
2. Spielpassung
3. Übergangspassform

Diese Toleranzklassen steuern die Präzision der jeweiligen Passungsart. Die Toleranzklassen IT5 bis IT8 sind für die Definition der Präzision unerlässlich. Die Position der Bohrung und die Toleranzzone der Welle bestimmen die Passungsart.

Häufige H7/h6-, H8/f7- und ähnliche Paare

H7

• H = Lochsystem bezüglich der unteren Abweichung = 0
• 7 bedeutet IT-Toleranzgrad.

h und f sind dabei Toleranzbuchstaben für die Welle.

Passend für Dreh- und Gleitteile

H-basierte Passungen mit IT-Toleranzklassen bieten:

• Akzeptable Herstellungskosten
• Sanfte Bewegung
• Kontrollierte Freigabe

Deshalb werden sie für rotierende und gleitende Teile verwendet.

• H7/g6:
• Es handelt sich um eine Übergangspassung, die je nach den tatsächlichen Abmessungen zu geringfügigem Spiel oder geringfügiger Behinderung führen kann.
• Anwendungsgebiete sind unter anderem Naben, Zahnräder und Kupplungen.

Bearbeitungsprozesse vs. IT5–IT8-Fähigkeiten

Die Toleranzklassen haben einen großen Einfluss auf die Bearbeitungsprozesse, da sie die erforderliche Präzision eines Werkstücks direkt steuern. Beispielsweise bedeutet die Toleranzklasse IT5, dass höchste Präzision erforderlich ist.

Drehen, Fräsen und Schleifen

Gängige Bearbeitungsprozesse von CNC-Drehmaschinen umfassen Fräsen , Drehen und Schleifen. Beispielsweise wird zur Herstellung einer Welle das Drehverfahren eingesetzt. Je nach geforderter Präzision kommen dabei die Toleranzklassen IT5 bis IT8 zum Einsatz. Zum Beispiel:

IT5-Bearbeitung

Die Toleranzklasse IT5 bedeutet, dass höchste Präzision erforderlich ist und wird in Anwendungen wie Instrumententeilen, hochpräzisen Wellen und Bohrungen sowie Lagerspitzen usw. eingesetzt.

IT6-Bearbeitung

Die zulässigen Maßabweichungen sind in dieser Toleranzklasse größer als bei IT5, daher ist die Bearbeitungsgenauigkeit im Vergleich zu IT5 geringer. Es wird verwendet für:

• Zahnradbohrungen und Zahnradwellen
• Pneumatische und hydraulische Komponenten
• Lagersitze

IT7-Bearbeitung

Die Bearbeitungsgenauigkeit ist im Vergleich zu IT6 geringer, daher sind größere Maßabweichungen zulässig. Es wird eingesetzt in:

• Allgemeine Maschinenteile
• Pumpen- und Motorkomponenten
• Kfz-Mechanikteile

IT8-Bearbeitung

In ISO-Toleranzklassen bietet diese IT-Nummer den größten Toleranzbereich. Zu ihren allgemeinen Anwendungsgebieten gehören:

1. Gefertigte und geschweißte Baugruppen
2. Teile für landwirtschaftliche Maschinen
3. Kommerzielle mechanische Baugruppen

Reiben, Bohren und Honen

• Aufreiben: Zum Fertigbearbeiten vorgebohrter Löcher, um eine hohe Präzision zu erzielen.
• Aufbohren: Zum Vergrößern der vorhandenen Löcher
• Honen: Zur Erzeugung eines Kreuzschliffmusters auf der Oberfläche zur besseren Ölhaftung.

Bei all diesen Prozessen werden Toleranzklassen (IT5 – IT8) verwendet, um die Präzisionsanforderungen zu erfüllen.

Wenn du Grinding benötigst, um IT5 zu erreichen

Durch Schleifen kann die Toleranzklasse IT5 erreicht werden, z. B.

1. Für gehärtete Werkstoffe, bei denen andere Schneidverfahren nicht effektiv sind
2. Eine strenge Kontrolle der geometrischen Genauigkeit ist erforderlich.
3. Strenge Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit

Internationale Toleranz in verschiedenen Branchen

• Präzisionsteile für die Automobilindustrie

IT6, IT7 und IT8 werden eingesetzt, um bei der Präzisions-CNC-Bearbeitung eine höhere Genauigkeit der Automobilteile zu erzielen.

• Präzisionsteile für die Medizin

Die Toleranzklassen IT5, IT6, IT7 und IT8 werden verwendet, wenn höchste Präzision erforderlich ist, z. B. bei medizinischen Bauteilen.

• Komponenten für Industriemaschinen

Die Toleranzklassen IT7 und IT8 werden bei Bauteilen für Industriemaschinen verwendet, da bei diesen Bauteilen weniger die Präzision, sondern vielmehr die funktionale Passgenauigkeit und die Haltbarkeit von Bedeutung sind.

• Roboterkomponenten

Die Toleranzklassen IT6 und IT7 werden häufig für bewegungskritische Roboterbauteile wie Gelenkwellen, Lagersitze, Getriebe-/Untersetzungsbohrungen, Kupplungen, Getriebekomponenten und Endeffektor-Schnittstellen in der Präzisions-CNC-Bearbeitung verwendet. Diese engeren Toleranzklassen tragen zur Kontrolle von Spiel und Rundlauf bei, reduzieren Umkehrspiel und Vibrationen und verbessern die Wiederholgenauigkeit nach der Montage. Für nicht-bewegliche Strukturbauteile (Rahmen, Abdeckungen, Montagehalterungen, Schutzvorrichtungen) sind IT7 und IT8 oft ausreichend, da hier formstabiler Sitz, Langlebigkeit und schnelle Montage wichtiger sind als höchste Präzision.

Auswahl zwischen IT5, IT6, IT7 und IT8

Die Wahl zwischen IT5, IT6, IT7 und IT8 hängt in der Regel von der Anwendung ab. Der Hauptunterschied zwischen diesen Klassen liegt im Grad der Präzision, der nach dem Bearbeitungsprozess erreicht wird. IT5 steht beispielsweise für höchste Präzision.

Wichtigste Einflussfaktoren bei der Wahl von IT-Noten

Dies sind einige wichtige Faktoren, die bei der Wahl einer IT-Nummer während der Konstruktions- und Fertigungsphase eine Rolle spielen:

Funktionale Rolle

Bei besonders kritischen Anwendungen, wie beispielsweise Implantaten, ist IT5 die ideale Wahl. Die Funktionalität spielt also eine entscheidende Rolle bei der Auswahl der IT-Klasse.

Passform und Montageart

Bei Bauteilen und Montagearbeiten im Luft- und Raumfahrtbereich ist eine hochpräzise Bearbeitung erforderlich. Daher werden entweder Toleranzwerte IT5 oder IT6 verwendet.

Material und Bearbeitungsprozess

Manche Werkstoffe, wie beispielsweise Gusseisen, lassen sich nur sehr schwer mit höchster Präzision bearbeiten, daher wird die IT-Klasse entsprechend gewählt. Gleiches gilt für den Bearbeitungsprozess.

Weitere kundenspezifische Funktionen

Die kundenspezifischen Merkmale bedeuten, dass das Design des Bauteils geringfügig vom Standarddesign abweicht. Für solche Merkmale ist eine Sonderbearbeitung erforderlich.

Ob Standard- oder Sonderanfertigungen – TUOFA bietet Ihnen für Ihre Projekte technische Designverbesserungen und erstklassige Bearbeitungsdienstleistungen. Dank modernster Maschinen und erfahrener Bediener fertigt TUOFA hochpräzise Bauteile zu besten Preisen und mit kürzesten Lieferzeiten.

Empfohlene IT-Klassen für typische CNC-Teile

Die Funktionalität eines Bauteils ist bei der Wahl der IT-Klasse während des Bearbeitungsprozesses von entscheidender Bedeutung. Zum Beispiel:

Gestaltungstipps für die Verwendung von IT-Noten in Zeichnungen

Bestimmte Faktoren, wie beispielsweise die Anwendung von IT-Graden und direkten Grenzwerten, müssen vor der Konstruktion oder Bearbeitung eines Bauteils verstanden werden. Diese Faktoren spielen eine wichtige Rolle bei der Herstellung hochpräziser Bauteile.

Wo man IT-Noten anstelle von direkten Grenzwerten einsetzt

Wenn die Fertigung standardisiert erfolgt, insbesondere bei Pass- oder Massenproduktion, ist es wichtig, in den Zeichnungen IT-Klassen auszuwählen.

Wenn es sich bei den Teilen nicht um Standardteile oder um Teile mit einzigartiger Konstruktion handelt und die Stückzahl gering ist, werden in den Zeichnungen direkte Grenzwerte verwendet.

Kombination mit ISO 2768 und GD&T

IT-Klassifizierungen allein können die Präzision bei der Bearbeitung nicht steuern. Daher werden sie in Zeichnungen stets mit ISO 2768 und GD&T kombiniert. Zum Beispiel:

• IT-Grade kontrollieren Größenvariationen
• ISO 2768 gibt allgemeine Toleranzen für Abmessungen an.
• GD&T kontrolliert Form, Ausrichtung, Lage und Rundlauf

Designtipps für Ihre individuellen Projekte

Bei der Anpassung Ihrer Projekte sollten Sie folgende Faktoren berücksichtigen:

• Kenne die Funktion der Teile in deinem Projekt.
• Toleranzklassen in einer Hierarchie verwenden
• Verwenden Sie anstelle von nackten IT-Graden Standardpassformen
• Wählen Sie die IT-Klasse in Bezug auf die Prozessfähigkeit.
• Grundlegende Größen, Grenzwerte und Güteklassen klar definieren.

TUOFA, führend in der Fertigung von Bauteilen mit engen Toleranzen, bietet zudem innerhalb von 24 Stunden eine Machbarkeitsprüfung vor der Bearbeitung auf Basis technischer Zeichnungen an.

Je fester, desto besser?

Ja, engere Toleranzen bedeuten, dass das Bauteil exakt nach der vorgegebenen Zeichnung gefertigt wird. Dadurch werden Bearbeitungsfehler vermieden, die die Effizienz der Bauteile beeinträchtigen. Im Vergleich zu größeren Toleranzen sind engere Toleranzen daher deutlich vorteilhafter.

Warum ist eine enge Toleranz besser? Wann nicht?

Enge Toleranzen in jeder Konstruktion erhöhen nicht automatisch die Effizienz des Bauteils. Engere Toleranzen erfordern eine sorgfältigere, zeitaufwändigere und fortschrittlichere Bearbeitung, was die Kosten erheblich steigert.

Enge Toleranzen sind hilfreich, wenn Passung, Ausrichtung, Austauschbarkeit und stabile Funktion gewährleistet sein müssen, insbesondere bei kritischen Schnittstellen wie Lagersitzen oder Presspassungen, wo der Übermaßbereich entscheidend ist. Für unkritische Merkmale lohnt sich der Aufwand jedoch nicht: Er kann zu zusätzlichen Rüstvorgängen, langsamerer Bearbeitung, höherem Ausschuss und mehr Kontrollen führen. Die beste Regel ist einfach: Enge Toleranzen, wo sie die Funktion schützen, Standardtoleranzen, wo sie es nicht tun.

Tipps für die Bearbeitung von IT5-IT8-Werkstoffen

Hier einige praktische Tipps für die Bearbeitung der Toleranzklassen IT5 – IT8:

IT-Qualität an Material anpassen

Die Toleranzklassen nach IT variieren je nach Werkstoff. Beispielsweise ist die Bearbeitbarkeit von gehärtetem oder Gusseisen schlecht. Daher wird in der Regel IT 7 oder IT 8 gewählt.

Bei kritischen Funktionen unbedingt streng bleiben

Bei der Auswahl der Toleranzklassen IT5 bis IT8 ist die Beschaffenheit des Werkstücks zu berücksichtigen. Ist die Beschaffenheit kritisch, sollte die kleinere Toleranzklasse gewählt werden.

Toleranzkosten vs. Bearbeitungsaufwand

Unnötig enge Toleranzen erhöhen den Bearbeitungsaufwand und die Kosten. Daher sollte die Toleranz in Abhängigkeit vom Bearbeitungsaufwand gewählt werden.

Fazit

Die Präzision eines Bauteils wird direkt durch die Toleranzklassen (IT-Klassen) gesteuert. Diese Toleranzklassen sind in der ISO definiert und geben die zulässigen Maßabweichungen vor. Die Toleranzeinheit hängt von der Grundgröße des Bauteils ab, z. B. wird die Toleranz in Millimetern angegeben, wenn die Grundgröße 50 mm beträgt. Um Bearbeitungsfehler zu vermeiden und die Bauteileffizienz zu gewährleisten, werden neben den Toleranzklassen auch ISO 2768 und GD&T (Geometrische Produktspezifikation und -prüfung) angewendet. Faktoren wie die Wahl der passenden Toleranzklasse für den Bearbeitungsprozess spielen eine entscheidende Rolle für das Erreichen der Toleranzen bei der Bauteilbearbeitung.

Häufig gestellte Fragen zu IT-Noten

Was bedeuten IT5 und IT6 in der Praxis?

In der Praxis:

• IT5 bedeutet ultrahohe Präzision
• IT6 bedeutet hohe Präzision

Wie hängen IT-Noten mit H7- und H6-Passformen zusammen?

• H bedeutet Loch
• h bezeichnet die Welle
• 7 und 6 definieren die IT-Klasse

Zum Beispiel bedeutet H7 die Toleranzklasse IT7 für eine Bohrung.

Welche IT-Klasse kann die Standard-CNC-Bearbeitung erreichen?

Die Toleranzklassen IT7 und IT8 können durch Standard-CNC-Bearbeitung erreicht werden.