Mikä on ISO 2768, ja mitä luokkaa hinnoittelussa kannattaa olettaa?

ISO 2768 on yleistoleranssistandardi, joka koskee jokaista piirustuksen mittaa, jolla ei ole omaa toleranssimerkintää. Osassa 1 on luokat f (hieno), m (keskikarkea), c (karkea) ja v (erittäin karkea). Osa 2 koskee geometrisia yleistoleransseja. Hinnoittele nimiössä ilmoitetun luokan mukaan. Tavallisessa koneistuksessa se on useimmiten m. Jos luokkaa ei ole annettu, kysy äläkä oleta, koska f- ja c-luokan ero muuttaa sitä, kuinka paljon huolellisuutta jokainen merkitsemätön piirre vaatii.

Miksi tiukat toleranssit tekevät koneistuksesta kalliimpaa?

Tiukemmat toleranssit tarkoittavat hitaampia viimeistelylastuja, huolellisempaa kiinnitystä, parempia työkaluja, tiheämpää mittaamista ja suurempaa hylkyriskiä, jos kappale karkaa toleranssista. ±0,005 mm:n reikä voi vaatia kokonaan eri menetelmän kuin ±0,1 mm:n reikä. Kustannus ei kasva lineaarisesti, vaan nousee jyrkästi, kun lähestytään koneen ja mittausmenetelmän rajoja.

Mitä eroa on toleranssilla ja sovitteella?

Toleranssi on yhden mitan sallittu vaihtelu. Sovite kuvaa, miten kaksi toisiinsa liittyvää piirrettä toimivat yhdessä: välyssovite (aina väljä), ahdistussovite (aina tiukka, osat puristetaan yhteen) tai välisovite (jotain siltä väliltä). ISO-järjestelmä käyttää kirjain- ja numerotunnuksia, kuten H7/g6, joilla määritetään reikä–akselipari, jonka sovite tunnetaan. Sovite – ei nimellismitta – kertoo, kuinka tarkasti piirre on valmistettava.

Tarkoittaako väljä toleranssi, että kappaleen pitäisi olla halpa?

Väljempien yleistoleranssien pitäisi laskea hintaa, mutta ne eivät tee kappaleesta ilmaista. Materiaali, kiinnitykset, jaksoaika, pintakäsittely ja tarkastus maksavat edelleen. Hyvä arvio hinnoittelee jokaisen piirteen sen toleranssin mukaan, joka sillä todella on. Karkeaa kappaletta ei silloin ylihinnoitella kuin tarkkuustyötä, ja muuten väljän kappaleen yksittäinen tiukka merkintä tunnistetaan ja hinnoitellaan siellä, missä se on.

Miten hinnoitteluohjelmisto lukee toleranssit piirustuksesta?

Toleranssit ovat 2D-piirustuksessa: nimiön yleismerkinnässä, mittamerkinnöissä ja GD&T-toleranssikehyksissä. Piirustuksen lukeva hinnoitteluohjelmisto poimii nämä merkinnät ja vie ne kustannuslaskentaan, joten tiukemmin toleroidut piirteet hinnoitellaan tarkempana työnä. Kaikki tulkinnanvarainen merkitään sinun vahvistettavaksesi eikä sitä oleteta hiljaa, ja voit muuttaa luettuja tietoja ennen kuin tarjous lähtee.

CNC-toleranssit selitettynä: ISO 2768, IT-luokat ja GD&T

Saat piirustuksen, jossa useimmat mitat on jätetty nimiön yleistoleranssin varaan ja vain kolmella on oma merkintänsä: reikä H7, vastepinnan tasomaisuuskehys ja leveys ±0,01. Se, hinnoitteletko kappaleen hyvin vai huonosti, riippuu lähes kokonaan siitä, miten luet nämä kolme merkintää suhteessa kymmeniin ”yleisiin” mittoihin. Juuri toleransseissa CNC-tarjous voitetaan tai hävitään: jos luet ne liian tiukoiksi, hintasi nousee liian korkeaksi, ja jos luet ne liian väljiksi, voitat työn, josta tulee hylkykappaleita.

Siksi kannattaa tietää tarkasti, mitä standardit sanovat ja missä raha on. Tämä on hinnoittelijan versio: ei mittaustekniikan oppikirja, mutta riittävästi, jotta hinnoittelet piirustuksen oikein ja pystyt perustelemaan hinnan.

Yleistoleranssit: ISO 2768 tekee suurimman osan työstä

Tyypillisen koneistuspiirustuksen useimmissa mitoissa ei ole omaa toleranssia. Niitä koskee nimiöön merkitty yleistoleranssi, joka on lähes aina ISO 2768. Tämä yksi merkintä määrää hiljaa jokaisen merkitsemättömän mitan sallitun vaihtelun, ja siksi sillä on hinnoittelussa niin suuri merkitys.

ISO 2768 on kaksiosainen:

ISO 2768-1 – pituus- ja kulmamittojen yleistoleranssit neljässä luokassa: f (hieno), m (keskikarkea), c (karkea), v (erittäin karkea).
ISO 2768-2 – geometriset yleistoleranssit (suoruus, tasomaisuus, kohtisuoruus, symmetrisyys, heitto) kolmessa luokassa: H, K, L.

Nimiössä näkyy useimmiten esimerkiksi ISO 2768-mK tai ISO 2768-fH. Luokan toleranssi kasvaa piirteen koon mukana: saman luokan sisällä 6 mm:n mitta on absoluuttisesti tiukempi kuin 200 mm:n mitta. Suuntaa antavat luvut pituusmitoille:

Luokka	Kuvaus	~Toleranssi 30–120 mm:n mitalle
f	Hieno	noin ±0,15 mm
m	Keskikarkea	noin ±0,3 mm
c	Karkea	noin ±0,8 mm
v	Erittäin karkea	noin ±1,5 mm

(Luvut ovat havainnollistavia. Tarkista todellinen toleranssi standardin taulukosta.) Hinnoittelun kannalta olennaista on, että f- ja c-luokan ero on suuri. Kappale, jonka yleismitat ovat luokkaa f, vaatii jokaisessa piirteessä enemmän huolellisuutta kuin sama kappale luokassa c. Jos nimiössä ei ole luokkaa lainkaan, se ei ole lupa olettaa väljintä, vaan asia pitää kysyä, koska arvaus kumpaan tahansa suuntaan maksaa.

Mittakohtaiset toleranssit: kun mitalla on oma toleranssinsa

Kun piirteen on oltava yleisluokkaa tiukempi (tai väljempi), toleranssi merkitään suoraan mittaan. Merkintätapoja on kolme:

Symmetrinen: 20 ±0,05 – yhtä paljon vaihtelua nimellismitan kummallakin puolella.
Yksipuolinen: 20 +0,1 / 0 – koko toleranssialue on nimellismitan toisella puolella (tässä yläpuolella).
Rajamitat: 20,10 / 20,00 – ylä- ja alarajamitta ilmoitetaan suoraan.

Olennainen luku on toleranssialueen koko leveys eli ylä- ja alarajamitan erotus. Mitan ±0,05 toleranssialue on 0,1 mm. Myös mitan +0,1/0 toleranssialue on 0,1 mm, mutta se on kokonaan nimellismitan yläpuolella, mikä vaikuttaa siihen, mihin mittaan työstö tähdätään. Hinnoittelussa alueen leveys kertoo työmäärän ja sen sijainti sen, miten työ asetetaan.

ISO:n IT-luokat ja sovitteet: tarkkuuspiirteiden kieli

Rei’issä, akseleissa ja kaikissa toisiinsa liittyvissä piirteissä piirustus käyttää usein ±-lukujen sijaan ISO:n toleranssi- ja sovitejärjestelmää eli tunnuksia kuten H7, g6 ja H7/g6. Tässä moni hinnoittelija hidastaa, joten käydään rakenne läpi.

IT-luokat: kuinka tiukka

IT-luokka (IT01, IT0, IT1 … IT18) on standardoitu tarkkuustaso. Mitä pienempi numero, sitä tiukempi toleranssi. Karkea suunta niille luokille, joita koneistetuissa kappaleissa todella näkee:

IT6–IT7 – tarkkuussovitteet, kalvitut, hiotut tai hienoavarretut piirteet. Tässä puhutaan jo isosta rahasta.
IT8–IT9 – hyvä yleiskoneistus ja huolellinen sorvaus.
IT10–IT12 – tavalliset jyrsityt ja sorvatut piirteet.
IT13+ – karkea työ. Useimmat ISO 2768 -yleistoleranssit ovat tällä alueella: luokka m vastaa suunnilleen IT14:ää ja luokka c suunnilleen IT16:ta.

ISO 2768:n tavoin IT-luokka määrittää toleranssialueen, joka kasvaa piirteen koon mukana: sama luokka tarkoittaa pienessä piirteessä absoluuttisesti kapeampaa aluetta kuin suuressa.

Tunnuskirjaimet: missä toleranssialue on

Kirjain (iso reiälle, pieni akselille) kertoo, missä toleranssialue on suhteessa nimellismittaan. H on tavallisin reikä: sen alue alkaa nimellismitasta ja on kokonaan plussan puolella. g, f ja e ovat akseleita, jotka antavat järjestyksessä yhä väljemmän sovitteen. H-reiän kanssa k- ja n-akselit antavat välisovitteen, kun taas p- ja s-akselit antavat ahdistussovitteen. H7 on siis reikä, jonka toleranssi on IT7 nimellismitasta ylöspäin, ja g6 on akseli, jonka toleranssi on IT6 hieman nimellismitan alapuolella.

Sovitteet: miten pari toimii yhdessä

Kun reikä ja akseli liitetään yhteen, syntyy sovite, joka kuuluu johonkin kolmesta ryhmästä:

Välyssovite (esim. H7/g6) – aina välys. Liukuu ja pyörii. Arkipäivän perustyötä.
Välisovite (esim. H7/k6) – voi olla hieman väljä tai hieman tiukka. Paikoittavat piirteet.
Ahdistussovite (esim. H7/p6) – aina tiukka, osat puristetaan tai kutistetaan yhteen. Holkit, laakeripesät.

Hinnoittelussa sovite on merkki. H7/g6 kertoo: ”tämä reikä on tarkkuuspiirre, varaa viimeistelyvaihe ja tarkastus”. Nimellishalkaisija ilman sovitetunnusta ja pelkällä yleistoleranssilla kertoo päinvastaista. Sovitteen oikea lukeminen ratkaisee, hinnoitteletko kalvitun ja tulkilla tarkastetun reiän vai pelkän poratun reiän.

GD&T:n perusteet: toleroidaan geometriaa, ei vain kokoa

Mittatoleranssit rajaavat kokoa. Geometriset toleranssit (GD&T) rajaavat muotoa, suuntaa, paikkaa ja heittoa eli asioita, joita mitan ±-merkintä ei tavoita. Ne näkyvät piirustuksessa toleranssikehyksinä: pieni laatikko, jossa on symboli, toleranssin arvo ja yleensä yksi tai useampi kirjain, joka viittaa perukseen (datumiin).

Koneistetuissa kappaleissa yleisimmät symbolit ovat:

Muoto – tasomaisuus, suoruus, ympyrämäisyys, lieriömäisyys. Perusta ei tarvita, vaan piirrettä verrataan vain itseensä.
Suunta – kohtisuoruus, yhdensuuntaisuus, kaltevuus. Aina suhteessa perukseen.
Paikka – paikkatoleranssi (työjuhta, usein maksimiainesperiaatteella eli ympyröidyllä M:llä), samankeskisyys, symmetrisyys.
Heitto – ympyrä- ja kokonaisheitto pyöriville kappaleille perusakselin suhteen.

Hinnoittelussa ratkaisevat kaksi asiaa. Ensinnäkin reikäkuvion tiukka paikkatoleranssi tai pinnan tiukka tasomaisuus voi ohjata valmistustapaa paljon enemmän kuin mittatoleranssit, koska se sanelee kiinnityksen, perusjärjestelmän ja tarkastuksen. Toiseksi GD&T kertoo yleensä, miten kappale tarkastetaan (koordinaattimittauskoneella, ei työntömitalla), ja tarkastusaika on todellinen kustannus. Piirustus, joka on täynnä toleranssikehyksiä, kertoo, että asiakas välittää geometriasta, ja sillä huolellisuudella on hintansa.

Nyrkkisääntö, joka on pelastanut useamman konepajan kuin mikään kaava: kustannus tulee harvoin nimellismitasta. Se tulee toleranssialueesta, sovitetunnuksesta ja vieressä olevasta toleranssikehyksestä.

Miksi tiukat toleranssit maksavat enemmän ja missä konepajat erehtyvät

Tarkkuuden hinta johtuu mekaniikasta, ei mistään mystisestä:

Hitaampi viimeistely. Kapeaan toleranssiin osuminen vaatii kevyitä viimeistelylastuja eikä yhtä rajua lastua.
Parempi kiinnitys ja perusjärjestelmä. Tiukka paikka- tai heittotoleranssi vaatii huolellisen kiinnitys- ja perusjärjestelmän, joskus lisäkiinnityksiä.
Työkalut ja koneen kyvykkyys. Kaikkiin toleransseihin ei yksinkertaisesti päästä tavanomaisella menetelmällä. Siirryt kalvintaan, avarrukseen tai hiontaan, ja kustannus nousee portaittain.
Mittaaminen. Tiukemmin toleroidut piirteet vaativat parempia mittavälineitä ja tiheämpiä tarkastuksia, usein koordinaattimittauskoneella. Se on työ- ja koneaikaa, joka ei poista lastuakaan.
Hylkyriski. Menetelmän rajoilla saanto heikkenee. Toleranssista karannut kappale vie mukanaan materiaalin ja kaiken siihen jo käytetyn ajan.

Kustannus ei myöskään kasva lineaarisesti. Piirteen toleranssin väljentäminen IT7:stä IT9:ään ei ehkä muuta juuri mitään. Sen tiukentaminen IT9:stä IT6:een voi muuttaa koko valmistussuunnitelman. Juuri tämän epälineaarisuuden vuoksi toleranssien silmäily kello viideltä on vaarallista.

Konepajat erehtyvät myös toiseen suuntaan: väljiä toleransseja ei pidä ylihinnoitella. Kappale, jonka kaikki mitat ovat ISO 2768-c:n mukaisia, ei ole tarkkuustyötä. Jos hinnoittelet sen kuin jokainen mitta olisi tiukka, tarjous paisuu ja työ menee konepajalle, joka luki piirustuksen oikein. Kurinalainen tapa on hinnoitella jokainen piirre sen todellisen toleranssin mukaan: tiukkana siellä, missä piirustus vaatii tiukkaa, ja väljänä siellä, missä se sallii väljän. Toleranssien lukeminen liian tiukoiksi on yhtä kallis tapa kuin niiden lukeminen liian väljiksi. Se vain maksaa menetettyinä töinä eikä hylkykappaleina.

Miten toleranssit huomioiva hinnoittelu toimii käytännössä

Kaikki tämä on 2D-piirustuksessa, ei 3D-mallissa. Malli antaa geometrian. Piirustuksessa ovat nimiön yleistoleranssimerkintä, mittamerkinnät, sovitetunnukset ja toleranssikehykset. Jos hinnoittelet pelkän geometrian perusteella, arvaat kappaleen jokaisen toleranssin.

Tässä kohdassa piirustuksen huolellinen lukeminen ratkaisee. Piirustusanalyysiä käyttävä hinnoitteluohjelmisto lukee nämä merkinnät 2D-piirustuksesta – ISO 2768 -luokan, ±-toleranssit, H7/g6-sovitteet ja GD&T-kehykset – ja vie ne arvioon. Tiukemmin toleroitu piirre hinnoitellaan silloin tarkempana työnä, eikä karkeaa kappaletta ylihinnoitella. Lukeminen on pitkän päivän päätteeksi ihmiselle hidasta ja virhealtista, ja juuri se kannattaa automatisoida.

Itse hinnoittelu pysyy deterministisenä ja läpinäkyvänä. Kun toleranssit on poimittu, kustannus lasketaan konepajasi omilla asetuksilla – koneillasi ja tuntihinnoillasi, viimeistelyvaiheillasi, tarkastusajallasi, materiaalillasi ja katteellasi – riveinä, jotka voit lukea ja joita voit muuttaa. Toleranssien aiheuttama kustannus ei ole mustan laatikon mielipide. Se on laskelma, jonka voit perustella.

Kun merkintä on tulkinnanvarainen, esimerkiksi yleistoleranssiluokka puuttuu, sovitetunnus ei sovi piirteeseen tai toleranssi näyttää menetelmälle mahdottomalta, hyvä ohjelmisto kysyy sinulta eikä arvaa. Näet kaiken, mitä se lukee, ja voit muuttaa sitä ennen kuin tarjous lähtee. Päätät itse, miten kukin toleranssi tulkitaan. Ohjelmisto vain säästää sinut piirustuksen hitaalta tihrustamiselta, kun etsit ne kaikki.

Rehellinen yhteenveto

CNC-tarjouksessa toleranssit palkitsevat huolellisen lukemisen ja rankaisevat arvaamisesta kumpaankin suuntaan. Lue ISO 2768 -luokka oikein, tunnista tarkkuuspiirteiden IT-luokat ja sovitteet, ota GD&T-kehykset vakavasti ja hinnoittele jokainen piirre sen todellisen toleranssin mukaan: tiukka tiukkana, eikä väljää paisuteta kuin se olisi tiukka.

Kun teet tämän jokaisen tarjouspyynnön kohdalla johdonmukaisesti, tarjouksistasi lakkaa vuotamasta katetta kumpaankaan suuntaan. Toleranssit huomioiva hinnoittelu hoitaa lukemisen ja laskemisen minuuteissa. Sinulle jää harkinta siitä, mitä kukin merkintä todella tarkoittaa.