La coassialità controlla l’allineamento degli assi tra elementi geometrici e può essere specificata con sei diversi metodi, scelti in base ai requisiti funzionali del componente.
Tra questi, la tolleranza di posizione è generalmente la soluzione più efficace ed economica, mentre concentricità e profilo risultano più complesse e meno convenienti in fase di controllo.
La tolleranza di coassialità (da non confondere con la concentricità) controlla l’errore di posizione di elementi geometrici che hanno lo stesso asse di simmetria. In particolare, nelle norme ISO, è la condizione di una linea mediana derivata che deve essere allineata con un asse di riferimento. La zona di tolleranza di concentricità o coassialità è sempre circolare o cilindrica.
Esistono sei diverse metodologie per la specifica della coassialità a disegno. La scelta dell’approccio più idoneo dipende dalle esigenze funzionali del componente, con l’obiettivo di assegnare la massima tolleranza ammissibile che non pregiudichi le prestazioni. Le distinzioni tecniche tra queste opzioni sono sintetizzate nella tabella di Figura 1.
Per indicare la coassialità molti progettisti ritengono ovvio adottare la tolleranza di concentricità senza tener conto che questo tipo di indicazione non si applica a un asse, ma a un punto centrale di un elemento circolare che deve essere coincidente con un altro punto centrale preso come riferimento. Come è illustrato nella figura 2, è obbligatorio utilizzare il modificatore ACS (Any Cross Section) per denotare che la concentricità si applica al punto centrale di ogni sezione trasversale. L’utilizzo più tipico della concentricità può essere la verifica del bilanciamento di un organo rotante.
Il metodo più comune per limitare un errore di coassialità è indicato nella figura 3, e rappresenta un controllo specifico della tolleranza di posizione e applicata generalmente a organi rotanti. In questo caso la linea mediana estratta dell’elemento centrale deve essere contenuta all’interno di un cilindro di diametro 0.3 mm, il cui asse è il common datum A-B. È opportuno evidenziare due considerazioni fondamentali:
- In conformità alle norme ISO, l’impiego del simbolo di posizione o di coassialità è considerato equivalente.
- Poiché tali tolleranze non vincolano gli errori di forma, è necessario integrare il disegno con specifiche tolleranze di forma ove richiesto.
Per garantire l’intercambiabilità e il corretto accoppiamento di superfici concentriche (come nel caso di alberi non rotanti), è preferibile utilizzare la tolleranza di posizione (si può però usare anche il simbolo di coassialità). Questa scelta consente di ottimizzare i costi di produzione applicando il modificatore di massimo materiale (MMC): in questo modo, è possibile beneficiare di un incremento della tolleranza (bonus) in funzione degli scostamenti dimensionali, senza compromettere la funzionalità dell’accoppiamento.
Per il controllo del componente di figura 4 viene utilizzato un calibro funzionale che rappresenta la materializzazione dell’elemento da accoppiare nelle condizioni peggiori. Le dimensioni del calibro, definite “dimensioni virtuali”, vengono calcolate aggiungendo (nel caso di alberi) o sottraendo (nel caso di fori) la tolleranza di posizione a quella di massimo materiale. L’impossibilità di accoppiamento del componente col calibro, pur restando nei margini delle tolleranze dimensionali, indica il raggiungimento del valore limite di coassialità.
Qualora sia necessario controllare l’effetto combinato degli errori di forma (circolarità, cilindricità e rettilineità) e di coassialità, è possibile impiegare le tolleranze di oscillazione circolare o totale, come illustrato in figura 5.
Nello specifico:
- Oscillazione circolare: agisce su ogni singola sezione della superficie in modo indipendente, controllando l’errore composito di circolarità e concentricità.
- Oscillazione totale: vincola l’intera superficie simultaneamente, controllando gli errori di cilindricità e coassialità. Resta inteso che tale tolleranza non influisce sul controllo dimensionale del componente.
Infine, l’utilizzo della tolleranza del profilo per la specifica della coassialità rappresenta il metodo più completo e versatile in quanto controlla ogni tipo di errore (dimensionali, di forma, di orientamento e di coassialità). Nel caso della figura 6, la zona di tolleranza è compresa tra due cilindri distanti 0.2 mm e simmetrica rispetto a un cilindro ideale di diametro 140 mm, centrato sul datum A. Sebbene rappresenti il controllo più completo in assoluto, il controllo del profilo viene usato raramente per la coassialità a causa dell’elevato costo di collaudo (richiede scansioni 3D o CMM avanzate).
In sintesi, per il controllo della coassialità è generalmente sconsigliato l’impiego della tolleranza di concentricità poiché richiede il calcolo dei centri di massa di ogni sezione, un’operazione complessa che non offre vantaggi reali rispetto alla posizione o all’oscillazione. La tolleranza di posizione rappresenta la scelta preferenziale per garantire l’accoppiamento di organi non rotanti, poiché permette di applicare appieno i criteri della progettazione funzionale (come il requisito di massimo materiale). Sebbene la tolleranza di profilo sia la più completa, vincolando ogni tipologia di errore geometrico, il suo utilizzo rimane limitato dalla complessità del controllo. In caso di incertezza applicativa, si raccomanda l’adozione della tolleranza di oscillazione come soluzione cautelativa e bilanciata.
