Unabhängigkeitsprinzip

Tolerierungsgrundsatz nach ISO 8015

Der Tolerierungsgrundsatz nach ISO 8015 legt fest, wie die Toleranz eines Bauteils zu beschreiben ist. Toleranzen werden in folgende Dimensionen unterschieden:

• Formtoleranzen
• Maßtoleranzen
• Lagetoleranzen
• Toleranzen der Oberfläche

Für die Definition einer Toleranz gilt wahlweise das Hüllprinzip oder das Unabhängigkeitsprinzip. Das Hüllprinzip nach ISO 2768 beschreibt eine Linie dann als „Innerhalb der Toleranz“, wenn sie sich zwischen zwei gedachten Toleranz-Grenzlinien befindet.

Um das Einhalten einer Toleranz nach dem Hüllprinzip festzustellen, sind deshalb immer zwei Messungen erforderlich. Dies gilt besonders bei Passungen von langen Bauteilen. Wird beispielsweise ein Profil durch eine passende Bohrung geführt, wird die Notwendigkeit dieser Doppelmessung plausibel.

Das Rundprofil kann zwar an jedem Punkt innerhalb der geforderten Toleranz gefertigt sein. Eine Biegung oder eine Abweichung in der Rundheit kann aber dazu führen, dass es sich nicht mehr leichtgängig durch die Bohrung führen lässt.

Das Hüllprinzip, welches das ganze Bauteil – in unserem Beispiel das Profil – umhüllt, soll einen solchen Fehler ausschließen.

Kurz gesagt: Was nach dem Hüllprinzip auf seine Toleranz geprüft wurde, das passt beim Zusammenbauen auch zusammen. Es gilt jedoch die Einschränkung, dass das Hüllprinzip sich nur auf zylindrische oder planparallele Formen anwenden lässt.

Das Unabhängigkeitsprinzip betrachtet jedes Maß mit seiner zugehörigen Toleranz hingegen separat.

Bei dieser Betrachtung der Toleranzen entfällt die doppelte Prüfung. Jeder Parameter wird unabhängig geprüft und separat angegeben.

In der Praxis werden jedoch voneinander abhängige Parameter in Bezug zueinander gesetzt. So ist der Durchmesser eines Rundprofils im Unabhängigkeitsprinzip immer in Bezug zur Rundheit am gewählten Messpunkt zu setzen.

Das Unabhängigkeitsprinzip nach 8015 ist heute das standardmäßig angewendete Prüfverfahren für Formtoleranzen.

Sofern auf der Zeichnung nichts anderes angegeben ist, genügt eine Prüfung nach dem Unabhängigkeitsprinzip nach ISO 8015 zur Sicherstellung einer Bauteilqualität. Zur Festlegung des Hüllprinzips als Toleranzvorgabe muss auf der Zeichnung ein entsprechender Hinweis, beispielsweise „ISO 2768 – mK – E“, eingetragen sein.

Möglichkeiten vom Unabhängigkeitsprinzip nach 8015

Da das Hüllprinzip nur planparallele und radiale Formen nach Maß und Form auf seine Toleranz hin prüfen kann, ist das Unabhängigkeitsprinzip nach ISO 8015 wesentlich leistungsfähiger.

Die Maßtoleranzen lassen sich damit auch auf unregelmäßig geformten Bauteilen anwenden. Einschränkungen wie Rundheit oder Planparallelität kommen beim Unabhängigkeitsprinzip nicht vor.

Abweichung in Österreich

In Österreich gilt das Hüllprinzip für Toleranzen als Standard. Es ist damit zum deutschen System genau umgekehrt.

Soll ein Bauteil nach den Formtoleranzen und Maßtoleranzen gemäß dem Unabhängigkeitsprinzip 8015 gefertigt werden, muss dies auf der Zeichnung explizit eingetragen sein. Mögliche Angaben dazu sind Folgende:

• Size ISO 14405
• ISO 8015
• Tolerierung DIN 2300
• Tolerierung ÖNORM M1300

Die Kenntnis dieser gravierenden Abweichung ist sehr wichtig, da aufgrund der gleichen Sprache es ansonsten leicht zu Missverständnissen bei der Interpretation einer technischen Zeichnung kommen kann.

Praktische Umsetzung der Angaben von Toleranzen nach dem Unabhängigkeitsprinzip

Um nicht für jedes Maß die Toleranz separat berechnen und angeben zu müssen, wurde das System der ISO-Toleranz entwickelt.

Diese bezeichnet mit einem Buchstaben- und Zahlencode exakt das Maß, welches die Ideallinie über- oder unterschreiten darf. Die Angabe „Ø40 H7“ für eine Bohrung auf einer nach ISO 2768 angefertigten Zeichnung hat folgende Bedeutung:

• Nennmaß des Durchmessers: 40 mm
• Lage des Toleranzfeldes H: AUF Nulllinie
• Passung (Qualität bzw. Grundtoleranzgrad: 7 = 0,021 mm

Eine Bohrung dieser Passung darf nur exakt auf Nulllinie gefertigt sein oder sie bis maximal 0,021 mm überschreiten. Ein Unterschreiten (darum AUF Nulllinie) ist nicht zulässig.

Die Passungen werden mit den Buchstaben A bis Z sowie mit Klein- oder Großbuchstaben angegeben. Zusätzlich gibt es die Passungen ZA bis ZC. Die Vielfalt der möglichen Angaben zur Definition einer Toleranz macht die größte Stärke vom Unabhängigkeitsprinzip aus.

Die ISO 2768 ermöglicht damit eine äußerst präzise Festlegung der einzuhaltenden Maße eines Bauteils. Das Hüllprinzip ist deshalb bei vielen Anwendungen als Grundlage für Toleranzen nicht mehr erforderlich.

Fazit: Unabhängigkeitsprinzip für wirtschaftlich nachzuprüfende Formtoleranzen und Maßtoleranzen

Das Unabhängigkeitsprinzip nach ISO 8015 hat sich als Angabe von Toleranzen in der Praxis bewährt. Für die Konstruktion und Fertigung bedeutet sie aufgrund ihrer effizienten Darstellung eine erhebliche Erleichterung.

Sowohl die CAD-Programme als auch die Fertigungsmaschinen haben die Passungen nach ISO 2768 in ihren Programmen enthalten. Das macht die Umsetzung der gewünschten Aufgaben sowie die anschließende Qualitätskontrolle besonders einfach und effizient.