Welke toleranties maken een onderdeel duur?

Welke maat kost geld en welke niet?

De meeste maten op een tekening hebben geen eigen tolerantie en vallen onder de algemene tolerantie in het tekenhoofd. ISO 2768-1 legt in vier klassen vast hoeveel lineaire maten en hoekmaten zonder eigen aanduiding mogen afwijken. Die maten haal je met de bewerking die je toch al doet, zonder meerprijs.

Het geld zit in een handvol maten met een eigen maattolerantie, en dan alleen als ze de bewerking, het meetmiddel of de machine verandert. Zo'n maat is een kritische maat voor je calculatie, ook als de tekening haar niet zo noemt.

Houd kenmerken, eisen en bewerkingen uit elkaar. Neem een plaat met 32 boringen, waarvan 8 met schroefdraad en 2 als passing. De 8 vragen tappen of schroefdraadfrezen, de 2 een tweede bewerking en een ander meetmiddel. De overige 22 lopen mee in de boorcyclus.

Wanneer wisselt een tolerantie van bewerking?

Toleranties op lengtematen zijn genormaliseerd in IT-klassen volgens ISO 286: hoe lager het getal, hoe krapper het veld. Voor een boring van 6 tot 10 mm is IT7 een veld van 15 micrometer. Een passing als H7 legt dat veld boven de nominale maat: een boring Ø 10 H7 mag 0 tot 0,015 mm groter zijn dan 10 mm.

Elk proces haalt een bepaalde IT-klasse, en daar wisselt de route. Voor de meeste toepassingen is een geboorde boring nauwkeurig genoeg. Vraagt de tekening meer, dan boor je iets onder maat en ga je ruimen: geruimde boringen voor paspennen halen een veld van twee honderdsten. Kotteren met een enkelsnijdende beitel is de andere weg.

Onder een paar honderdsten wordt kotteren lastiger. Rond een paar micrometer lukt het alleen nog in ondiepe boringen, tegen hoge kosten en met elk stuk gemeten. Daar nemen slijpen en honen het over, en honen betaalt zich alleen terug waar de vorm van de boring er echt toe doet.

Wat doet een krappe tolerantie met de meettijd?

Een maat die je niet betrouwbaar kunt meten, kun je ook niet leveren. Voor de algemene tolerantie volstaat een schuifmaat en een steekproef. Een passing vraagt een meetdoorn of binnenmeter, vaak bij elk stuk. Een veld van een paar micrometer gaat naar de coördinatenmeetmachine (CMM), in een ruimte op temperatuur.

De reden is meetonzekerheid. Elk meetresultaat spreidt, en die spreiding moet klein zijn naast de tolerantie, anders keur je goede stukken af of laat je foute door. Metrologen hanteren vuistregels als 10 op 1 of 4 op 1 tussen tolerantie en meetonzekerheid; de richtlijn JCGM 106 waarschuwt dat zulke verhoudingen niet altijd eenduidig zijn vastgelegd.

Temperatuur telt mee. Maten op een tekening gelden bij 20 °C, de referentietemperatuur uit ISO 1. Een aluminium plaat die warm van de machine komt, meet je dus niet direct op een paar micrometer. Wachten, conditioneren en een eerste-stukcontrole op de meetmachine horen in de calculatie, niet in de marge.

Hoe stapelen toleranties zich op?

Een maat die uit een keten volgt, erft de tolerantie van elke schakel. Drie getrapte maten van ±0,1, achter elkaar bemaat, kunnen de eindmaat ±0,3 laten afwijken: zo rekent de analyse in het slechtste geval, elke schakel op haar grens.

Een tekening die vanaf één datum bemaat, houdt elke maat los van de andere: je bewerkt en meet vanaf hetzelfde vlak. Een keten kan je dwingen de eindmaat apart te halen, in een extra opspanning of met krappere toleranties op elke schakel. Kijk dan of je opspanplan die datum in één opspanning houdt.

Ontwerpen op het slechtste geval geeft krappe toleranties, en dus dure bewerkingen en meetstappen. Statistisch rekenen maakt ze ruimer. Die keuze ligt bij de klant, de rekening bij jou.

Rekenvoorbeeld: één boring met drie toleranties

Een voorbeeld met ronde getallen: één boring Ø 10 in een plaat van EN AW-6082, een serie van 20 stuks, de machine tegen € 80 per uur. Bij ±0,1 boor je de boring in een halve minuut. Bij H7 boor je onder maat en ruim je na: anderhalve minuut. Bij ±0,005 kotter je in meerdere sneden en tast je tussen de laatste sneden in de machine: vier minuten. Het stuk koelt daarna af voordat het naar de meetmachine gaat.

Van ±0,1 naar H7 wordt het veld zo'n dertien keer krapper en de boring bijna vier keer duurder. Van H7 naar ±0,005 krimpt het veld nog maar een derde, en toch kost de boring ruim drie keer zoveel. Een calculatie die per tolerantieklasse een vaste opslag optelt, zit er dus steeds naast: de prijs springt bij elke wissel, een gereedschap, een meetmiddel, een kans op afkeur. Gaat de boring naar een slijperij, dan wordt het een uitbestede regel met een eigen prijs.

Wanneer vraag je de klant om een ruimere tolerantie?

Vraag het als de tolerantie geen functie heeft die je kunt aanwijzen. Een lagerpassing heeft die; een ±0,01 op de buitenmaat van een afdekplaat meestal niet. Krappe waarden komen vaak van een oudere tekening of uit een sjabloon, en niemand weet nog waarom.

Stel het voor, verander het nooit stil. Zet de gevraagde en de ruimere tolerantie naast elkaar in je offerte, met de bewerking die vervalt. In de ontwerpfase kost dat een pennenstreek, na de vrijgave een nieuwe revisie.

Gaat de klant akkoord, dan hoort de nieuwe tolerantie op een nieuwe revisie van de tekening, niet in een mail. Een ERP bewaart de prijs van toen, maar niet waarom die maat ruimer mocht. Wie het waarom kwijtraakt, rekent de herhaalorder weer met de krappe maat.

Zo lees je de toleranties in een aanvraag

Loop deze vragen langs voordat je een prijs zet. Elk antwoord dat een bewerking of meetstap toevoegt, wordt een regel in je calculatie of een vraag aan de klant.

• Welke maten hebben een eigen tolerantie, en welke vallen onder de algemene?
• Welke passingen staan er, en waar?
• Met welk meetmiddel meet je elke krappe maat, en hoe vaak?
• Zijn de maten vanaf één datum bemaat of als keten?
• Bij welke temperatuur gelden de maten, en kun je daar meten?
• Welke krappe tolerantie lijkt overgenomen van een oudere tekening?