Passung wählen, statt in der Tabelle zu raten

Warum fast immer die Bohrung die Basis ist

Das System Einheitsbohrung setzt die Bohrung auf H und variiert die Welle. Der Grund ist Werkzeugkosten. Eine Bohrung entsteht mit Reibahle, Räumnadel oder Bohrstange in festen Stufen, eine Welle lässt sich auf jedes Maß drehen und schleifen. Wer die Bohrung festnagelt und die Welle anpasst, braucht ein Werkzeug statt zehn.

Einheitswelle gibt es trotzdem, und zwar dort, wo eine durchgehende gezogene Welle mehrere Bauteile trägt: Fördertechnik, Landmaschinen, alles mit Blankstahl von der Stange. Dann ist die Welle h und die Bohrungen bekommen die Buchstaben. Wer beides in einer Baugruppe mischt, sollte das in der Zeichnung erklären, sonst fragt die Fertigung nach.

Die Zahl hinter dem Buchstaben ist der Toleranzgrad und entscheidet über den Preis. IT7 in der Bohrung heißt reiben, IT6 auf der Welle heißt in der Regel schleifen. Ein Grad feiner ist selten eine kleine Änderung, sondern meist ein anderes Fertigungsverfahren.

Vier Fragen, die zur Paarung führen

Statt in der Tabelle zu blättern, hilft eine kurze Kette von Entscheidungen. Sie sortiert die Kandidaten in Sekunden aus.

1. Bewegen sich die Teile gegeneinander? Ja heißt Spielpassung, und die Frage ist nur noch, wie viel Spiel. Gleitlagerbuchse, Führungsbolzen, Anschlagscheibe.
2. Soll die Fuge zentrieren? Dann darf das Spiel nicht größer sein als die geforderte Rundlaufabweichung. Das schließt großzügige Spielpassungen sofort aus.
3. Wird die Verbindung wieder demontiert? Ein Presssitz, den der Service jährlich lösen soll, ist eine Fehlkonstruktion. Übergangssitz plus Sicherung ist dann meist die bessere Antwort.
4. Überträgt die Fuge Drehmoment? Wenn ja, und ohne Passfeder, dann führt kein Weg an einer Übermaßpassung vorbei, und die Toleranz ist erst der Anfang der Rechnung.

Die Paarungen, die man tatsächlich braucht

Alle Werte für Ø 30 mm, System Einheitsbohrung, Bohrung H7 mit 0 bis +21 µm.

Berechnet mit dem ISO-Passungsrechner nach DIN ISO 286. Für andere Nennmaße gelten andere Zahlen.

Der letzte Satz ist wichtiger, als er aussieht. Dieselbe Paarung H7/g6 liefert bei Ø 30 mm ein Spiel von 7 bis 41 µm und bei Ø 60 mm eines von 10 bis 59 µm. Die Toleranzfelder wachsen mit dem Nennmaß, und zwar nicht linear. Wer eine Spielangabe aus einer alten Zeichnung auf ein größeres Bauteil überträgt, verschiebt damit das halbe Funktionsverhalten.

Was die Passungsangabe nicht regelt

Die Form

Zwei Maße innerhalb der Toleranz können trotzdem nicht zusammenpassen. Eine Bohrung mit 20 µm Rundheitsabweichung liegt an zwei Stellen fest und hat daneben Luft, obwohl jeder Zweipunktmesswert stimmt. Für Presssitze und Wälzlagersitze gehört deshalb eine Zylinderformtoleranz dazu, üblich ist etwa die Hälfte der Maßtoleranz. Ohne sie ist die Passung ein Versprechen auf zwei Punkte.

Die Oberfläche

Beim Fügen einer Übermaßpassung werden die Rauheitsspitzen plattgedrückt. Ein Teil des berechneten Übermaßes ist danach weg. Nach DIN 7190 rechnet man mit einer Glättung von etwa 0,8 mal der Summe der Rautiefen beider Teile. Bei Rz 6,3 auf der Welle und Rz 10 in der Bohrung sind das rund 13 µm, die vom Übermaß abgehen. Bei H7/p6 am Ø 30 mit minimal 1 µm Übermaß bleibt danach nichts übrig. Mehr dazu im Beitrag über Ra, Rz und die Passung.

Die Temperatur

Passungswerte gelten bei 20 °C. Ein Stahlrad auf einer Stahlwelle behält seinen Sitz auch bei 80 °C, ein Stahlrad in einem Aluminiumgehäuse nicht. Sobald zwei Werkstoffe beteiligt sind, ist die Passung eine Funktion der Betriebstemperatur.

Das übertragbare Moment

Ein Presssitz überträgt Drehmoment über Reibung an der Fuge. Wie viel, hängt vom tatsächlichen Übermaß, vom Fugendurchmesser, von der Fugenlänge und vom Reibwert ab, nicht von der Buchstabenkombination. Wer P7 auf die Zeichnung schreibt und hofft, hat nicht gerechnet.

Drei Fälle aus der Praxis

Wälzlager

Beim Wälzlager gilt eine eigene Logik, weil die Lagerringe selbst schon toleriert sind und in der Passungsrechnung als Normteil auftreten. Die Regel lautet: der umlaufende Ring bekommt Übermaß, der stillstehende darf Spiel haben. Bei umlaufender Welle und stehendem Gehäuse heißt das k6 oder m6 auf der Welle und H7 im Gehäuse. Dreht sich stattdessen das Gehäuse, kehrt sich das um.

Zahnrad auf Welle

Mit Passfeder braucht das Rad keinen Presssitz, sondern eine saubere Zentrierung ohne Kippspiel. H7/n6 oder H7/k6 sind die üblichen Antworten, je nachdem ob demontiert werden soll. Die Passfeder überträgt das Moment, die Passung hält das Rad rechtwinklig zur Achse. Wer hier eine Spielpassung wählt, bekommt Zahnflankenverschleiß auf einer Seite.

Zylinderstift

Ein Zylinderstift nach ISO 2338 wird in der Toleranz m6 geliefert, die Bohrung wird gerieben auf H7. Das ergibt einen Übergangssitz. Der Stift zentriert damit, hält aber ohne zusätzliche Sicherung keine Zugkräfte. Wer den Stift dauerhaft gesetzt haben will, nimmt eine H7-Bohrung und einen Kerbstift, oder plant eine Ausdrückbohrung ein.

Der Preis der letzten zehn Mikrometer

IT7 auf der Bohrung ist Reiben und damit unauffällig. IT6 auf der Welle bedeutet in den meisten Werkstätten schleifen, also eine zusätzliche Aufspannung, eine zusätzliche Maschine, ein zusätzlicher Durchlauf. IT5 heißt Feinschleifen mit Messprotokoll und ist eine Ansage, keine Toleranz.

Deshalb lohnt vor jeder engen Passung die Frage, ob die Funktion sie wirklich braucht. Oft steckt hinter der geforderten Genauigkeit gar kein Maßproblem, sondern ein Lageproblem, und eine Rundlauftoleranz auf der richtigen Bezugsachse löst es billiger als ein Toleranzgrad weniger.