Warum Toleranzen nötig sind
Kein Maß lässt sich exakt fertigen. Eine Toleranz gibt an, wie weit ein Maß abweichen darf und trotzdem in Ordnung ist. Steht 20 ±0,1 mm in der Zeichnung, ist alles zwischen 19,9 und 20,1 mm richtig.
Toleranzen kosten Geld. Eine doppelt so enge Toleranz kann einen zusätzlichen Arbeitsgang, langsamere Bearbeitung oder mehr Messaufwand erfordern. Ziel ist daher nicht die engste Toleranz, sondern die richtige Toleranz am richtigen Maß: eng, wo Teile zusammenpassen, großzügig überall sonst.
Toleranzen werden für Längenmaße in Millimetern, für Winkel in Grad und Minuten angegeben. Die Tabellenwerte der ISO-Normen gelten bei 20 °C, der Bezugstemperatur für Messungen nach ISO 1.
Allgemeintoleranzen nach ISO 2768-1
ISO 2768-1 legt Allgemeintoleranzen für Längen- und Winkelmaße ohne eigene Toleranzangabe fest. Die Norm hat vier Toleranzklassen: f (fein), m (mittel), c (grob) und v (sehr grob). Die Klasse steht im oder neben dem Schriftfeld, etwa „ISO 2768-m“.
Die Toleranz hängt von der Maßgröße ab. In Klasse m gelten ±0,1 mm für Maße von 0,5 bis 6 mm, ±0,2 mm über 6 bis 30 mm, ±0,3 mm über 30 bis 120 mm und ±0,5 mm über 120 bis 400 mm. Die vollständige Tabelle finden Sie weiter unten.
Klasse m ist die übliche Wahl beim Fräsen und Drehen. Klasse f dient der Feinmechanik und kostet mehr. Klasse c passt zu Schweißkonstruktionen, Grobbearbeitung und vielen Kunststoffteilen.
Allgemeine Form- und Lagetoleranzen – Geradheit, Ebenheit, Rechtwinkligkeit – wurden früher mit ISO 2768-2 und den Klassen H, K und L angegeben, etwa „ISO 2768-mK“. ISO 2768-2 ist durch ISO 22081 ersetzt, die alte Angabe findet sich aber noch auf vielen Zeichnungen.
Radien, Fasen und Winkel
ISO 2768-1 hat eigene Toleranzen für Rundungshalbmesser und Fasenhöhen. In den Klassen f und m gelten ±0,2 mm für 0,5–3 mm, ±0,5 mm über 3–6 mm und ±1 mm über 6 mm. In den Klassen c und v sind die Werte doppelt so groß.
Die Winkeltoleranz hängt von der Länge des kürzeren Schenkels ab. In Klasse m gelten ±1° bis 10 mm, ±0°30′ über 10–50 mm und ±0°20′ über 50–120 mm. Je länger der Schenkel, desto enger die Winkeltoleranz – denn eine kleine Winkelabweichung ergibt am Ende eine große Lageabweichung.
Passungen nach ISO 286 – System Einheitsbohrung
Soll eine Welle in eine Bohrung, reichen Plus-minus-Toleranzen nicht. Dann gelten ISO 286-1 und ISO 286-2, welche die Lage des Toleranzfelds mit einem Buchstaben und den Toleranzgrad mit einer Zahl angeben. Großbuchstaben gelten für Bohrungen, Kleinbuchstaben für Wellen.
In Europa ist fast immer das System Einheitsbohrung üblich. Die Bohrung erhält die Toleranz H, deren unteres Grenzmaß genau dem Nennmaß entspricht. Eine Bohrung Ø20 H7 darf zwischen 20,000 und 20,021 mm liegen. Die Wellentoleranz wird dann nach der gewünschten Passung gewählt. Der Vorteil: Die Werkstatt kann für die Bohrung Standardwerkzeuge wie Reibahlen und Lehrdorne nutzen.
Die Zahl ist der Toleranzgrad IT. Eine höhere Zahl bedeutet eine größere Toleranz. Für Ø20 beträgt IT6 0,013 mm, IT7 0,021 mm und IT9 0,052 mm. Die Toleranz wächst außerdem mit dem Durchmesser.
Spiel-, Übergangs- und Presspassung
Eine Spielpassung hat immer Luft zwischen Welle und Bohrung. H7/g6 ergibt ein kleines, aber sicheres Spiel für gleitende und drehende Teile mit guter Führung, etwa einen Kolben oder einen Gelenkbolzen. H7/h6 ist eine Spielpassung mit Spiel ab null für Teile, die von Hand montiert werden und exakt sitzen sollen.
Eine Übergangspassung kann leichtes Spiel oder leichtes Übermaß ergeben, je nachdem, wo die Teile in ihren Toleranzen liegen. H7/k6 wird für Zahnräder, Riemenscheiben und Lagerinnenringe verwendet, die fest sitzen, aber demontierbar sein sollen.
Eine Presspassung hat immer Übermaß. H7/p6 dient etwa für Buchsen und Stifte in Naben, die eingepresst werden und ohne Kleber oder Schraube halten. Bei Presspassungen spielt der Werkstoff eine große Rolle: Aluminium, Stahl und Kunststoff vertragen unterschiedlich viel Übermaß.
Die Tabelle unten zeigt die Grenzmaße für Ø20 mm. Für andere Durchmesser gelten andere Werte nach ISO 286-2.
Beispiel: eine gefräste Platte mit Zylinderstiften
Stellen Sie sich eine gefräste Aluminiumplatte von 120 × 80 mm mit vier Schraubenlöchern und zwei Bohrungen für Zylinderstifte vor. Die Zeichnung gibt ISO 2768-m als Allgemeintoleranz an. Die Länge von 120 mm darf dann um ±0,3 mm abweichen, die Breite von 80 mm ebenfalls um ±0,3 mm. Das genügt für Außenmaße, die zu nichts passen müssen.
Die Durchgangslöcher für M6 werden mit Ø6,6 mm gebohrt, was 0,6 mm Spiel ergibt. Die Lochpositionen können daher oft in der Allgemeintoleranz bleiben, solange das andere Teil dasselbe Spiel hat.
Die Zylinderstifte sollen die Platte dagegen exakt positionieren. Ein Zylinderstift nach ISO 8734 hat die Toleranz m6. In einer Bohrung Ø8 H7 ergibt das eine Übergangspassung: Der Stift sitzt fest, lässt sich aber austreiben. Der Abstand der Bohrungen erhält eine eigene, engere Toleranz, etwa ±0,02 mm, oder eine Positionstoleranz nach ISO 1101. Das Ergebnis ist eine Zeichnung, in der nur zwei Maße teuer sind – der Rest entsteht mit Standardgenauigkeit.
Toleranzen im 3D-Druck im Vergleich zur CNC
CNC-Fräsen erreicht typisch ±0,05–0,1 mm ohne besondere Maßnahmen und engere Toleranzen mit Feinbearbeitung. Passungen wie H7 erfordern oft Reiben oder Feinbohren.
Der FDM-Druck ist gröber. Ein Richtwert für gut eingestellte Drucker ist ±0,1–0,2 mm in der XY-Ebene und etwa eine Schichthöhe in Z-Richtung. Bohrungen werden oft 0,1–0,3 mm zu klein. Passungen wie H7/g6 lassen sich nicht direkt drucken – stattdessen konstruiert man ein Spiel ein, typisch 0,2–0,4 mm, oder bohrt und reibt die Bohrung nachträglich.
Geben Sie daher in der Zeichnung an, mit welchem Verfahren das Teil gefertigt wird, und versehen Sie gedruckte Teile mit realistischen Toleranzen. Mehr dazu im Ratgeber [[g_3dutskrift|Designregeln für den 3D-Druck]].
Häufige Fehler bei Toleranzen
Der häufigste Fehler ist ±0,01 mm an allen Maßen. Das macht das Teil teuer, ohne dass es besser funktioniert. Ein weiterer ist die Tolerierung in Ketten, bei der sich die Fehler addieren – bemaßen Sie stattdessen von einem gemeinsamen Bezug aus.
Weitere Fehler sind eine vergessene Allgemeintoleranzklasse, eine Passung ohne Rücksicht auf den Werkstoff und vertauschte Toleranzen für Bohrung und Welle. Möchten Sie Hilfe bei der Tolerierung? Lesen Sie über technische Zeichnungen oder senden Sie Ihre Zeichnung zur Prüfung.
ISO 2768-1: Allgemeintoleranzen für Längenmaße (mm)
| Nennmaßbereich (mm) | f (fein) | m (mittel) | c (grob) | v (sehr grob) |
|---|---|---|---|---|
| 0,5–3 | ±0,05 | ±0,1 | ±0,2 | – |
| über 3–6 | ±0,05 | ±0,1 | ±0,3 | ±0,5 |
| über 6–30 | ±0,1 | ±0,2 | ±0,5 | ±1 |
| über 30–120 | ±0,15 | ±0,3 | ±0,8 | ±1,5 |
| über 120–400 | ±0,2 | ±0,5 | ±1,2 | ±2,5 |
| über 400–1000 | ±0,3 | ±0,8 | ±2 | ±4 |
| über 1000–2000 | ±0,5 | ±1,2 | ±3 | ±6 |
Passungen für Ø20 mm nach ISO 286-2: Bohrung H7 = 20,000–20,021. Welle g6 = 19,980–19,993 (Spiel 0,007–0,041). Welle h6 = 19,987–20,000 (Spiel 0–0,034). Welle k6 = 20,002–20,015 (Spiel 0,019 bis Übermaß 0,015). Welle p6 = 20,022–20,035 (Übermaß 0,001–0,035). Prüfen Sie immer die gültige Ausgabe der Norm.
Checkliste für die Tolerierung
- Allgemeintoleranzklasse angegeben, zum Beispiel ISO 2768-m
- Enge Toleranzen nur an Maßen, die Funktion und Passung beeinflussen
- Bemaßung von gemeinsamen Bezügen, nicht in Ketten
- Passungen mit ISO-286-Bezeichnung, z. B. Ø20 H7/g6
- System Einheitsbohrung (H-Bohrung), sofern nichts anderes verlangt ist
- Werkstoff bei Presspassungen berücksichtigt
- Realistische Toleranzen für gedruckte Teile (Richtwert ±0,1–0,2 mm)
- Fertigungsverfahren in der Zeichnung angegeben
Häufige Fragen
Was bedeutet ISO 2768-m auf einer Zeichnung?
Alle Maße ohne eigene Toleranz werden nach Toleranzklasse m der ISO 2768-1 gefertigt. Ein Maß von 50 mm darf dann um ±0,3 mm abweichen, ein Maß von 10 mm um ±0,2 mm. Klasse m ist beim Fräsen und Drehen am gebräuchlichsten.
Was ist der Unterschied zwischen H7/g6 und H7/h6?
H7/g6 ist eine Spielpassung mit immer etwas Luft für drehende oder gleitende Teile. H7/h6 hat Spiel ab null und wird verwendet, wenn Teile von Hand montiert werden und exakt sitzen sollen. Beides sind Spielpassungen nach ISO 286.
Welche Passung wähle ich, um eine Buchse einzupressen?
Eine Presspassung wie H7/p6 ist eine übliche Wahl für Buchsen aus Stahl oder Bronze. Das Übermaß hängt von Durchmesser und Werkstoffen ab, prüfen Sie also immer, ob die Nabe die Spannung verträgt. In Kunststoff und Aluminium ist oft ein kleineres Übermaß nötig.
Welche Toleranzen schafft der 3D-Druck?
Ein Richtwert für FDM ist ±0,1–0,2 mm in der XY-Ebene. Bohrungen werden oft etwas zu klein. Für Passungen konstruiert man ein Spiel von 0,2–0,4 mm ein oder bearbeitet die Bohrung nach.