Tolleranza k6 e accoppiamento H7/k6: valori, interferenze e montaggio

In breve

Su un Ø 50 l’albero k6 va da 50,002 a 50,018 mm. Con un foro H7, da 50,000 a 50,025, l’accoppiamento è incerto: si va da 0,023 mm di gioco a 0,018 mm di interferenza. Da solo non trasmette coppia, per quella serve la linguetta.

Con un cuscinetto l’interferenza invece c’è sempre, perché il foro dell’anello interno sta tutto sotto la quota nominale: su un 6010 va da 49,988 a 50,000 mm, e con un albero k6 l’interferenza resta tra 0,002 e 0,030 mm.

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La tolleranza k6 si usa sugli alberi che devono tenere fermo un pezzo senza piantarlo a forza: l’anello interno di un cuscinetto, una puleggia, un ingranaggio con linguetta. Il campo sta tutto sopra la quota nominale, ma di poco.

Cosa vuol dire k6

  • k è la posizione del campo. Per gli alberi k lo scostamento inferiore è zero o di pochi micron sopra lo zero: da 0 a +5 µm fino a 500 mm.
  • 6 è il grado IT6, cioè l’ampiezza del campo: 16 µm su un Ø 50, 22 µm su un Ø 100.

Lo scostamento superiore è la somma dei due. Per un Ø 50: +0,002 + 0,016 = +0,018 mm.

Tabella tolleranza k6 (ISO 286-2)

Valori in mm. Ogni riga vale per i diametri oltre il primo numero e fino al secondo compreso: un Ø 50 sta nella riga 30–50, un Ø 50,5 nella riga 50–80.

Intervallo Ø (mm) Scostamenti k6 (mm) Limiti sul Ø massimo dell’intervallo (mm)
0–3 0,000 / +0,006 Ø 3: 3,000 – 3,006
3–6 +0,001 / +0,009 Ø 6: 6,001 – 6,009
6–10 +0,001 / +0,010 Ø 10: 10,001 – 10,010
10–18 +0,001 / +0,012 Ø 18: 18,001 – 18,012
18–30 +0,002 / +0,015 Ø 30: 30,002 – 30,015
30–50 +0,002 / +0,018 Ø 50: 50,002 – 50,018
50–80 +0,002 / +0,021 Ø 80: 80,002 – 80,021
80–120 +0,003 / +0,025 Ø 120: 120,003 – 120,025
120–180 +0,003 / +0,028 Ø 180: 180,003 – 180,028
180–250 +0,004 / +0,033 Ø 250: 250,004 – 250,033
250–315 +0,004 / +0,036 Ø 315: 315,004 – 315,036
315–400 +0,004 / +0,040 Ø 400: 400,004 – 400,040
400–500 +0,005 / +0,045 Ø 500: 500,005 – 500,045

Tabella H7/k6: gioco e interferenza

Il gioco massimo si ha con il foro al massimo e l’albero al minimo, l’interferenza massima con l’albero al massimo e il foro al minimo. Valori in mm.

Intervallo Ø (mm) Foro H7 Albero k6 Gioco max (mm) Interferenza max (mm)
0–3 +0,000 / +0,010 0,000 / +0,006 0,010 0,006
3–6 +0,000 / +0,012 +0,001 / +0,009 0,011 0,009
6–10 +0,000 / +0,015 +0,001 / +0,010 0,014 0,010
10–18 +0,000 / +0,018 +0,001 / +0,012 0,017 0,012
18–30 +0,000 / +0,021 +0,002 / +0,015 0,019 0,015
30–50 +0,000 / +0,025 +0,002 / +0,018 0,023 0,018
50–80 +0,000 / +0,030 +0,002 / +0,021 0,028 0,021
80–120 +0,000 / +0,035 +0,003 / +0,025 0,032 0,025
120–180 +0,000 / +0,040 +0,003 / +0,028 0,037 0,028
180–250 +0,000 / +0,046 +0,004 / +0,033 0,042 0,033
250–315 +0,000 / +0,052 +0,004 / +0,036 0,048 0,036
315–400 +0,000 / +0,057 +0,004 / +0,040 0,053 0,040
400–500 +0,000 / +0,063 +0,005 / +0,045 0,058 0,045

Su un Ø 50, quindi, l’H7/k6 va da 0,023 mm di gioco a 0,018 mm di interferenza. Se foro e albero vengono a metà campo (50,012 e 50,010) resta un paio di micron di gioco. Per questo un H7/k6 da solo non trasmette coppia.

Il caso del cuscinetto: il foro non è H7

Qui si sbaglia spesso. L’anello interno di un cuscinetto volvente ha una tolleranza sua, fissata dalla ISO 492, e sta tutta sotto la quota nominale. Per la classe di precisione normale e fori da oltre 30 fino a 50 mm, il diametro medio del foro va da 0 a −0,012 mm.

Esempio con un cuscinetto 6010 (foro 50 mm) su un albero Ø 50 k6:

  • foro del cuscinetto: da 49,988 a 50,000 mm
  • albero k6: da 50,002 a 50,018 mm
  • interferenza minima: 50,002 − 50,000 = 0,002 mm
  • interferenza massima: 50,018 − 49,988 = 0,030 mm

L’interferenza c’è sempre, ed è quello che serve quando l’albero gira e il carico ruota rispetto all’anello interno: se l’anello potesse muoversi sulla sede finirebbe per consumarla. Per carichi normali le tabelle dei costruttori indicano j6, k6 o m6 a seconda del diametro e del tipo di cuscinetto. Per il valore esatto conviene sempre la tabella del costruttore (SKF, Schaeffler, NSK).

Dove si usa k6

Cuscinetti volventi

È l’uso principale: anello interno su albero rotante, carichi normali, albero pieno in acciaio. Se invece l’anello interno è fermo e il carico non ruota, come in una ruota folle su un perno fisso, l’interferenza non serve e si scende a g6 o h6.

Pulegge, ingranaggi, giunti

Con foro H7 e albero k6 il mozzo entra giusto o con un colpo di pressa, si centra bene e non balla. La coppia però la porta la linguetta, perché l’interferenza, quando c’è, è di pochi micron. Se il pezzo deve restare fermo senza linguetta servono accoppiamenti con interferenza vera, come H7/p6 o H7/s6, e un calcolo.

Quando k6 non basta

  • Albero cavo: a parità di interferenza la pressione di contatto è più bassa, quindi spesso si passa a m6.
  • Anello interno molto più caldo dell’albero: l’anello si dilata e l’interferenza cala. Si sale a m6 o n6.
  • Carichi pesanti o con urti: m6 o n6, nei casi più gravi p6.
  • Pezzo da smontare spesso: meglio h6 o j6, oppure un cuscinetto con foro conico su bussola di trazione.

k6, m6, n6 e p6 a confronto su Ø 50

Albero Scostamenti (mm) Con foro H7 Con cuscinetto (foro 0 / −0,012) Uso tipico
k6 +0,002 / +0,018 incerto: da 0,023 di gioco a 0,018 di interferenza interferenza 0,002–0,030 cuscinetti con carichi normali, pulegge con linguetta
m6 +0,009 / +0,025 incerto: da 0,016 di gioco a 0,025 di interferenza interferenza 0,009–0,037 cuscinetti con carichi pesanti, alberi cavi
n6 +0,017 / +0,033 incerto: da 0,008 di gioco a 0,033 di interferenza interferenza 0,017–0,045 carichi forti e urti
p6 +0,026 / +0,042 con interferenza: da 0,001 a 0,042 interferenza 0,026–0,054 boccole e mozzi da non smontare

Regola pratica: se k6 non tiene si passa a m6, non direttamente a p6. Un H7/p6 si monta quasi sempre con la pressa o a caldo.

Come si monta

A freddo, con la pressa

  1. Pulire albero e foro e dare un velo d’olio.
  2. Appoggiare il cuscinetto in squadra sull’albero.
  3. Spingere con una boccola sull’anello che va in interferenza, cioè quello interno. Spingendo sull’anello esterno la forza passa attraverso le sfere e segna le piste.
  4. Controllare che il cuscinetto sia in battuta sulla spalla e giri libero.

Fino a Ø 50 circa si monta di solito così.

A caldo

  1. Scaldare il cuscinetto a 80–100 °C con un riscaldatore a induzione o in forno. Niente fiamma.
  2. Infilarlo subito sull’albero freddo fino alla spalla e tenerlo premuto finché non fa presa.
  3. A freddo, controllare che sia ancora in battuta: raffreddandosi si ritira anche in larghezza.

Non superare i 120 °C. Per i cuscinetti schermati o con tenute vale il limite indicato dal costruttore, che di solito è più basso.

Cuscinetti grandi

Sopra certe dimensioni si usa il metodo a iniezione d’olio, che richiede un albero già predisposto con canale e foro per l’olio.

Per montare e controllare un cuscinetto su k6

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Come si lavora un albero k6

  1. Sgrossatura al tornio lasciando 0,5–1 mm sul diametro.
  2. Finitura. Se l’albero va rettificato si lasciano 0,2–0,3 mm sul diametro. Su un tornio in buone condizioni e con pezzi non temprati si può anche tornire direttamente in tolleranza: il campo k6 su Ø 50 è di 16 µm, fattibile con un inserto da finitura in buono stato e misurando a pezzo freddo.
  3. Rettifica a 50,002–50,018 mm quando il pezzo è temprato o servono precisione di forma e silenziosità.

Rugosità e forma

Per le sedi dei cuscinetti i costruttori indicano in genere Ra 0,8 µm sugli alberi per cuscinetti piccoli e medi e Ra 1,6 µm per quelli grandi. Circolarità e cilindricità vanno tenute entro IT3–IT4, cioè 4–7 µm su un Ø 50. La rugosità conta più di quanto sembri: quando si pianta un pezzo le creste si schiacciano e una parte dell’interferenza misurata sparisce.

Strumenti di misura

  • Micrometro per esterni millesimale (0,001 mm). Il calibro qui non basta: il campo è meno di due centesimi. Se devi sceglierne uno c’è la guida ai migliori micrometri.
  • Calibro a forcella passa/non passa k6 per i controlli in serie.
  • Comparatore su prismi per circolarità e oscillazione radiale.

Quanta coppia regge un H7/k6

La formula è quella di tutti gli accoppiamenti con interferenza:

T = μ × p × π × d × L × d/2

  • μ = coefficiente d’attrito, circa 0,15 acciaio su acciaio (in letteratura si va da 0,1 a 0,2)
  • p = pressione di contatto (MPa)
  • d = diametro dell’accoppiamento e L = lunghezza di contatto (mm)

Per albero pieno e mozzo in acciaio la pressione si ricava dalle formule di Lamé: p = E × δ / (2d) × (1 − (d/D)²), con δ interferenza sul diametro e D diametro esterno del mozzo.

Esempio: Ø 50, mozzo in acciaio Ø 100 lungo 40 mm, interferenza effettiva 0,010 mm.

  • p = 210 000 × 0,010 / 100 × (1 − 0,25) ≈ 16 MPa
  • forza d’attrito = 0,15 × 16 × π × 50 × 40 ≈ 15 000 N
  • coppia ≈ 15 000 N × 0,025 m ≈ 380 Nm

Sembra tanto, ma 0,010 mm di interferenza effettiva con H7/k6 è il caso fortunato: il massimo teorico su Ø 50 è 0,018 mm, la rugosità se ne mangia una parte e a metà campo resta gioco. Per questo con k6 la coppia si affida alla linguetta, e il calcolo serve soprattutto a capire perché.

Errori comuni

Montare il cuscinetto a martellate

I colpi passano attraverso le sfere e segnano le piste. Serve una boccola che spinga sull’anello interno, una pressa o un riscaldatore.

Spingere sull’anello sbagliato

Si spinge sempre sull’anello che va in interferenza: quello interno quando il cuscinetto va sull’albero, quello esterno quando va nella sede.

Fare i conti con un foro H7

Il foro del cuscinetto non è H7. Con i numeri dell’H7 l’accoppiamento sembra quasi sempre con gioco e si finisce per scegliere un albero troppo grosso. I conti vanno fatti con la tolleranza del cuscinetto.

Ignorare la temperatura

Se in esercizio l’anello interno si scalda molto più dell’albero l’interferenza cala e l’anello può girare sulla sede. In quei casi si sale a m6 o n6.

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Domande frequenti

Quando usare k6 invece di g6?

k6 quando il pezzo deve restare fermo sull’albero, come l’anello interno di un cuscinetto su albero rotante. g6 quando deve scorrere o girare: perni, boccole, guide. Con un foro H7, g6 dà sempre gioco, k6 no.

H7/k6 è un accoppiamento forzato?

No, è un accoppiamento incerto. Su Ø 50 va da 0,023 mm di gioco a 0,018 mm di interferenza. Con un cuscinetto invece l’interferenza c’è sempre, perché il foro del cuscinetto ha una tolleranza tutta sotto lo zero (ISO 492).

Serve scaldare il cuscinetto per montarlo su un albero k6?

Fino a Ø 50 circa di solito basta la pressa, spingendo sull’anello interno. Sopra conviene scaldarlo a 80–100 °C, senza superare i 120 °C.

Che rugosità serve su un albero k6?

Per le sedi dei cuscinetti i costruttori indicano in genere Ra 0,8 µm per cuscinetti piccoli e medi e Ra 1,6 µm per quelli grandi. Non serve per forza la rettifica: con una buona tornitura di finitura Ra 0,8 si ottiene.

Come si smonta un accoppiamento H7/k6?

Con un estrattore a griffe o idraulico che tiri sull’anello montato con interferenza. Sui pezzi grandi aiuta scaldare il componente esterno. Mai a colpi di martello sul cuscinetto.

Nota tecnica: i valori di k6, H7, m6, n6 e p6 sono quelli della ISO 286-2:2010; quelli del foro del cuscinetto vengono dalla ISO 492, classe di precisione normale. Per componenti critici o di sicurezza fa fede la norma ufficiale UNI EN ISO.

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