Norma ISO 22081:2021 uvádí možnosti aplikací obecných geometrických a rozměrových (lineárních nebo úhlových) specifikací/tolerancí. V normě nikde nejsou uvedeny číselné normalizované hodnoty jak tomu bývalo v ISO 2768-2 . Každý konstruktér, každá společnost si má definovat své vlastní hodnoty – což samozřejmě není úplně ideální řešení.

V rámci německých norem DIN byla vydána norma DIN 2769:2023 (první vydání 2021) (Geometrical product specification (GPS) – General tolerances – Tabulated values for geometrical tolerances and tolerances for linear and angular sizes without individual tolerance indication), ve které jsou uvedeny také číselné normalizované hodnoty a je možné se na ně na výkrese odkazovat způsobem uvedeným na obr. 3. Základním zaměřením normy DIN 2769 je definovat hodnoty obecných specifikací/tolerancí na základě tolerančních tříd, které doplňují a konkretizují požadavky normy ISO 22081. V rámci normy DIN 2769 je důležité upozornit na skutečnost, že hodnoty uvedené v tabulkách jsou nezávislé na výrobní technologii; materiálu a konfigurace (jednotlivých dílů nebo sestav).

Základní pravidla pro aplikaci ISO 22081 – stručný výběr

Norma uvádí jednoznačná pravidla pro aplikaci obecných specifikací/tolerancí – (Pravidla A až H). Norma se řídí principy z ISO 8015:2021 (nezávislost, jednoznačnost, prvku, …). Před samotným návrhem je důležité si uvědomit následující tři body:

• Obecné specifikace/tolerance (geometrické a rozměrové) LZE POUŽÍT pouze pro integrální prvky /integral features/ včetně rozměrových prvků /features of size/.
• Obecné specifikace/tolerance (geometrické a rozměrové) NELZE POUŽÍT pro odvozené prvky /derived features/ nebo pro integrální čáry /integral lines/.
• ROZMĚRY JINÉ NEŽ LINEÁRNÍ NEBO ÚHLOVÉ NEJSOU V NORMĚ ISO 22081 ZAHRNUTY (VIZ ISO 14405-2:2018 ), tedy VZDÁLENOSTI .

Použitím obecné geometrické specifikace a obecné specifikace rozměrů můžeme minimalizovat počet údajů v ISO TPD (Technical Product Documentation) – což má být samozřejmě cílem konstruktéra. Z hlediska tvorby ISO TPD je potřeba nejdříve vyřešit veškeré funkční požadavky (vše zatolerovat) a pak se vrhnout na obecné tolerance a zkontrolovat, zda je vše správně definováno.

Pravidla A, B a C bychom si mohli představit jako způsob zápisu obecných specifikací/tolerancí na výkres, tedy do ISO TPD. Podle pravidla A je možné k definování obecných geometrických a rozměrových specifikací/tolerancí používat pouze specifikace zapsané dle obr. 1 až 3 (případně s odkazem na hodnoty dle konkrétní tabulky uvedené na výkrese). Na obr. 1 je uveden zápis jen obecné geometrické specifikace/tolerance, tedy je potřeba uvést „General tolerances ISO 22081“ a geometrickou toleranci profilu plochy (jiná varianta se nepřipouští) se soustavou základen odebírajícími všechny stupně volnosti. Dále je možné doplnit odkaz na CAD model nebo mít vše kompletně kótováno pomocí TED rozměrů.

Na obr. 2 je uvedeno navíc tolerování rozměrových specifikací/tolerancí s fixní hodnotou pro různé jmenovité rozměry. U techto tolerancí je možné doplnit libovolné symboly/modifikátory dle ISO 14405-1:2016 a ISO 14405-3:2016 . V případě použití proměnných hodnot tolerancí (obr. 3) je potřeba jednoznačně definovaná pravidla pro získání těchto hodnot z tabulky nebo z jiných dokumentů (např. ISO 2768-1 nebo např. ISO 2769).

Pravidla D až H budou částečně ukázána v následující kapitole na konkrétním příkladu, protože jsou úzce spojená s výsledným „návrhem výkresu“. V Tab. 1 je uveden přehled pravidel a jejich oblast použití. Pro podrobnější rozbor této normy je vhodné si domluvit školení.

Příklad aplikace pravidel A az H

Na obr. 4 je uvedena aplikace robecné geometrucké a rozměrové (úhlové) specifikace. Pravidka E a F definují soustavu základen | A | B | C | , které odebirají/uzavírají všechny stupně volnosti. Obecná geometrická specifikace se VZTAHUJE na modře naznačené prvky/plochy a NEVZTAHUJE na:

• dvě roviny v úhlu 120°, protože jsou specifikovány všeobecnou rozměrovou specifikací (pravidlo D1);
• dvě rovnoběžné roviny 10 mm od sebe, protože jsou specifikovány samostatnou/vlastní specifikací rozměru (pravidlo D1); 
• dvě rovnoběžné roviny 10 mm od sebe, protože odvozený prvek (střední rovina) je specifikován/definován samostatnou/vlastní geometrickou specifikací (pravidlo D2); 
• prvek základny „A“ (nebo „B“ nebo „C“), protože integrální prvek je specifikován/definován samostatnou/vlastní geometrickou specifikací (pravidlo D2);
• prvek základny „A“ (nebo „B“ nebo „C“), protože základna „A“ (nebo „B“ nebo „C“) je použita v sekci základen u všeobecné geometrické specifikace (pravidlo D3); 
• dvě roviny protilehlé prvku základny „C“, protože integrální prvky jsou specifikovány/definovány samostatnou/vlastní geometrickou specifikací (pravidlo D2); 
• dvě roviny protilehlé prvku základny „A“, protože integrální prvky jsou specifikovány/definovány samostatnou/vlastní geometrickou specifikací (pravidlo D2);

Príklad použití ISO 22081 na součásti z ISO 2768-2

Na obr. 5 je příklad použití ISO 22081 na součásti, která byla uvedena v ISO 2768-1 a byla zmíněna v prvním díle této sady článků (konkrétně to byl obr. 2 z článku https://www.skoleniisogps.cz/iso-220812021-vseobecne-obecne-geometricke-tolerance-dle-iso-gps-cast-1/).

Závěr

Co napsat závěrem? To je asi správná otázka. Já bych si dovolil napsat následující. V rámci ISO GPS se v posledních letech odehrává velké množství změn. Tyto změny jsou z větší části z důvodu změny přístupu k výrobě a kontrole dílů.

• Takže, podniky, které nemají technologie CMM či skenery a vyrábějí spíše na konvenčních strojích se v podstatě tímto nemusíjí moc zaobírat. A mohl bych napsat, že mohou používat dosavadní způsoby tolerovýní a kótování na principu ISO 2768-1 a 2.
• Podniky, které mají technologie CMM či skenery a vyrábějí na obráběcích centrech by se tímto zabývat měly. Tato problematika vzniká z důvodů vysokých sériovostí výroby a z důvodů vyšší automatizace celého procesu (od návrhu, přes výrobu až po konečnou kontrolu).

Pro podrobnější diskuzi o ISO 22081 doporučuji mě kontaktovat a dohodnout se na školení nebo konzultaci.

V této sérii příspěvků bych rád nastínil problematiku všeobecného tolerování v rámci ISO GPS dle nově zavedené normy ISO 22081 (ISO 22081:2021 – Geometrical productspecifications (GPS) – Geometrical tolerancing – General geometrical specifications and general size specifications ), která platí od září 2021. Ke stejnému datu byla zrušena norma ISO 2768-2 , tedy část, která se týkala geometrických tolerancí (nyní již nelze předepisovat třídy přesnosti geometrických tolerancí – „H“, „K“ nebo „L“). V nové normě byly přidány a upřesněny pravidla pro aplikaci všeobecných/obecných geometrických a rozměrových specifikací. Dříve byl zažitý pojem všeobecné tolerance, ale nově bych měl používat pojem obecné, tak se na mě nezlobte, kdybych to sem tam zaměnil.
V tomto prvním příspěvku bych rád nastínil důvod zrušení a tedy také důvody proč byla zavedena norma ISO 22081, která určitým způsobem mění přístup v tolerování a obecně kótování výkresů/dílů.

Hlavní důvody zrušení ISO 2768-2

Pokud se podíváme na historii normy ISO 2768-1(2), tak si dovolím napsat, že od jejího prvního vydání v roce 1989 neproběhla žádná její zásadní úprava. Ovšem pokud se podíváme na plno dalších norem, tak ty se začaly měnit s ohledem na způsob výroby, a hlavně na způsob kontroly, tedy metrologii. Dovolím si napsat, že tento proces změn/úprav odstartoval okolo roku 2010.
Zásadní změna nastala aktualizací normy ISO 8015:2011 , a tedy i zavedením celého systému ISO GPS (Geometrical Product Specifications) do tvorby výkresové dokumentace (TPD – Technical product documentation).

Pokud se podíváme na Obr. 1, který byl uveden v normě ISO 2768 a celé roky sloužil jako „mustr“, tak si dovolím napsat, že v některých případech jsou aplikované tolerance v rozporu/nesouladu s ISO 8015. Na Obr. 2 jsou znázorněny všeobecné geometrické tolerance (vyznačeny čárkovaně) a všeobecné rozměrové tolerance (vyznačeny kurzívou).
Jestliže se zamyslíte nad způsobem tolerování dle ISO GPS, tak si uvědomíte, že se mají tolerovat jen ROZMĚRY (jeden z důvodů je jejich měřitelnost na CMM /Coordinate-measuring machine/ a na skenerech ). Nyní ještě nastává otázka: „Jak se chovat ke VZDÁLENOSTI? Ve smyslu, když ji chceme považovat za funkční. Vzdáleností označujeme jiné než lineární a úhlové rozměry (neměřitelné správně posuvným měřítkem). Pokud se podíváte na Obr. 2, tak v modrém kroužku jsou uvedeny všeobecné rozměrové tolerance dle ISO 2768-m, které jsou aplikovány na vzdálenosti (tedy né úplně v souladu s ISO 8015 a tedy i ISO GPS) – kromě „8 ±0,2“ (můj překlep 🙂 ). Obdobně můžeme diskutovat nad tím, proč je zrovna základna „C“ volena jako osa díry o průměru „3 H12“ (údaj s modrým otazníkem) nebo proč je použita kolmost vůči „C“ či souměrnost. Holt v některých případech to není úplně jasné a jednoznačné – rozpor s ISO GPS.

Pro případnou další diskusi a možná také pro upoutání si dovolím přidal možné řešení součásti dle Obr.1 podle ISO 22081, které je znázorněno na Obr. 3. Předpokládám, že v další části této série příspěvků se k tomuto obrázku vrátím. Samozřejmě můžete připojit své názory, zda by součást takto mohla vypadat.

Důvody zavádění ISO 22081 místo ISO 2768 – můj názor

Důvodů může být celá řada, ale já si dovolím vyzdvihnout alespoň tři, které mi připadají jako zásadní. Některé jsem již možná zmiňoval výše.

1. Nesoulad s ISO 8015 (ISO GPS), možná mohu konkrétně zmínit VZDÁLENOST vs. ROZMĚR. Možná mohu napsat, že vzdálenost by nikdy neměla být tolerována, tedy neměla by u sebe mít mezní úchylky. Typickým příkladem může být vzdálenost „20 ±0,1“ uvedená na Obr. 4 vlevo, která reprezentuje příklad nevhodně specifikované vzdálenosti. S ohledem na měření by měla být tato vzdálenost specifikována pomocí geometrického tolerování (v souladu s ISO GPS). Uprostřed je uvedena varianta s tolerancí polohy a základnou a vpravo varianta s tolerancí polohy a symbolem „CZ“ (kombinované pole). Lze konstatovat, že tento způsob tolerování souvisí hlavně s následujícím bodem (bod 2).
2. Jiný přístup ke kontrole součástí, a to hlavně vzhledem ke kontrole pomocí CMM a skenerů (metrologie). Vzdálenost uvedena na Obr. 4 nebo na Obr. 5 není správně měřitelná a vyhodnotitelná na CMM nebo na skenerech. Pro tyto přístupy k měření/kontrole je potřeba tyto rozměry kótovat/tolerovat pomocí geometrických tolerancí a nejlépe těch, které ke své funkci potřebují TED (teoreticky přesné rozměry /profil plochy, profil čáry a poloha/) – viz bod 3. Nyní se naskýtá otázka, když nepoužívám tento způsob měření musím něco měnit? A můžeme odpovědět, že v podstatě nemusím. Přístup tolerování a kótování podle ISO GPS předpokládá vyšší automatizaci, omezení lidského faktoru a tím dosažení vyšší produktivity a sjednocení kvality stejných výrobků napříč závody (můj názor k budoucímu vývoji).
3. Pozvolný nástup bezvýkresové dokumentace – 3D modely (3D annotation models). Nástupem bezvýkresové dokumentace, a tedy umísťováním funkčních specifikací (funkční rozměry, tolerance apod.) do 3D modelu je potřeba změnit přístup v kótování. Takto zadefinované 3D modely je možné následně používat v software pro výrobu (CAM) a měření (metrologii). Hlavní výhoda je v tom, že není potřeba cokoliv přepisovat do 2D výkresu a následně z 2D výkresu např. do měrového software – eliminace chyb, zrychlení procesu tvorby výkresové/technické dokumentace. Nyní se ještě vrátím k změně přístupu v kótování. Pokud neuvedu veškeré rozměry/vzdálenosti do 3D modelu (PMI kóty) a napíši, že si je mám změřit, tak nemohu používat standartní ± tolerování. Proč? Protože by každý mohl měřit jiné rozměry, takže musím použít TED rozměry (napíšeme něco ve smyslu: „neuvedené rozměry bereme jako TED dle CAD modelu č. … „). A na takto použité TED rozměry mohu aplikovat tolerance pomocí geometrických tolerancí (profil plochy, profil čáry a poloha). Tímto způsobem je nastavena ISO 22081.

Tímto bych tuto první část ukončil a doufám, že se mi povedlo nastínit zásadní důvody zavedení ISO 22081 do výkresové dokumentace. Příště budu pokračovat ukázkou všeobeckého/obecného tolerování dle ISO 22081.

5.4.2022 jsem začal tvořit nový přehledný web s možnostmi školení konzultací z oblasti výkresové dokumemtace (ISO GPS a TPD).
Na webu se budou objevovt i různé novinky, tipy a informace z oblasti výkresové dokumentace.
Web se zatím „rodí“ tak prosím mějte strpení.