Tolerancias dimensionales en mecanizado CNC
Las tolerancias dimensionales en mecanizado CNC definen el rango de variación admisible entre la dimensión nominal de una pieza y su dimensión real fabricada. Se rigen por el sistema ISO 286, que establece 20 calidades de tolerancia (IT01 a IT18) y posiciones de tolerancia codificadas con letras. Los ajustes más utilizados en mecanizado de precisión son H7/h6 (ajuste deslizante) y H7/p6 (ajuste con apriete). Especificar tolerancias más estrictas de lo necesario puede incrementar el coste de fabricación entre un 20 % y un 200 % sin aportar beneficio funcional.
Contenido
- Definición y conceptos fundamentales
- Sistema ISO 286: calidades y posiciones
- Ajustes: tipos y selección
- Tolerancias generales ISO 2768
- Tolerancias alcanzables por proceso CNC
- Tolerancias geométricas (GD&T)
- Errores comunes en la especificación
- Preguntas frecuentes
- Fuentes
Definición y conceptos fundamentales
Una tolerancia dimensional es la diferencia entre la dimensión máxima admisible y la dimensión mínima admisible de una característica geométrica. Se expresa habitualmente en milímetros o micrómetros (µm) y define el margen dentro del cual la pieza fabricada se considera conforme. Un eje de dimensión nominal 25 mm con tolerancia ±0,010 mm es válido si su diámetro real se sitúa entre 24,990 mm y 25,010 mm.
Terminología básica del sistema de tolerancias
Para comprender el sistema de tolerancias dimensionales en mecanizado CNC, es necesario conocer en primer lugar los términos normalizados que define la norma ISO 286-1 [1]:
- Dimensión nominal (N): valor teórico de referencia indicado en el plano, sin considerar tolerancias.
- Dimensión real: valor medido sobre la pieza fabricada.
- Desviación superior (ES/es): diferencia algebraica entre la dimensión máxima admisible y la nominal.
- Desviación inferior (EI/ei): diferencia algebraica entre la dimensión mínima admisible y la nominal.
- Tolerancia (T): diferencia entre la dimensión máxima y mínima admisibles. Siempre positiva: T = ES − EI.
- Zona de tolerancia: zona comprendida entre las dos dimensiones límite, determinada por la magnitud de la tolerancia y su posición respecto a la línea de cero.
Diferencia entre tolerancia unilateral y bilateral
Además de la magnitud, la distribución de la tolerancia respecto a la dimensión nominal puede ser de dos tipos. La tolerancia bilateral distribuye el margen en ambos sentidos respecto a la nominal (ej.: 25 ±0,010 mm). La tolerancia unilateral, en cambio, aplica el margen solo en un sentido (ej.: 25 +0,000/−0,020 mm). En mecanizado CNC, la elección entre una y otra depende del tipo de ajuste funcional requerido y de la dirección de desgaste prevista en servicio.
Sistema ISO 286: calidades y posiciones de tolerancia
El sistema ISO 286 organiza las tolerancias en dos componentes: la calidad de tolerancia (IT), que define la magnitud del margen (de IT01 —más preciso— a IT18 —menos preciso—), y la posición de tolerancia, que define su ubicación respecto a la dimensión nominal mediante una letra (A–ZC para agujeros, a–zc para ejes). La combinación de ambos forma el código de tolerancia: por ejemplo, H7 o h6.
Calidades IT: magnitud de la tolerancia
La norma ISO 286-1 establece 20 calidades de tolerancia, denominadas IT (International Tolerance grade). A medida que aumenta el número, también lo hace la magnitud del margen admisible, es decir, la tolerancia es menos estricta. En la práctica industrial del mecanizado CNC, las calidades más utilizadas son las siguientes:
| Calidad IT | Tolerancia para ø25 mm | Proceso de fabricación asociado | Aplicación típica |
|---|---|---|---|
| IT5 | 9 µm | Rectificado de precisión, rodamientos | Ejes de rodamientos, husillos de precisión |
| IT6 | 13 µm | Rectificado, torneado fino, mandrinado | Ajustes de precisión, ejes de transmisión |
| IT7 | 21 µm | Torneado CNC fino, fresado CNC fino | Ajustes deslizantes, agujeros de ajuste H7 |
| IT8 | 33 µm | Torneado y fresado CNC estándar | Piezas de uso general, ajustes holgados |
| IT9–IT11 | 52–130 µm | Mecanizado CNC convencional | Piezas estructurales, tolerancias generales |
| IT12–IT14 | 210–520 µm | Corte, punzonado, fundición | Piezas brutas, sin requisito dimensional estricto |
Posiciones de tolerancia: la letra del código
La letra del código de tolerancia determina la posición de la zona de tolerancia respecto a la dimensión nominal, es decir, si la zona está por encima, por debajo o centrada respecto a cero. En el sistema ISO, las letras mayúsculas (A, B, C… H… Z) se emplean para agujeros, y las letras minúsculas (a, b, c… h… z) para ejes. La posición H es especialmente importante porque sitúa la desviación inferior del agujero exactamente en cero (EI = 0), lo que la convierte en la referencia estándar para el sistema de ajuste base agujero [1][2].
Ajustes: tipos, clasificación y selección
Un ajuste es la relación dimensional entre un agujero y un eje que van a acoplarse. Según el juego resultante se clasifican en tres tipos: ajuste con juego (el eje siempre cabe en el agujero), ajuste con apriete (el eje siempre queda retenido) y ajuste indeterminado (puede haber juego o apriete). Los ajustes H7/h6, H7/f7 y H7/p6 son los más frecuentes en mecanizado CNC industrial.
Sistema base agujero y sistema base eje
En la práctica industrial, los ajustes se diseñan siguiendo uno de dos sistemas. En el sistema base agujero, el agujero mantiene la tolerancia H (desviación inferior = 0) y el eje varía para lograr el ajuste deseado. Este sistema es el más extendido porque, en general, los agujeros son más difíciles y costosos de mecanizar con precisión que los ejes. Por el contrario, en el sistema base eje, el eje mantiene la tolerancia h (desviación superior = 0) y el agujero varía; se utiliza principalmente cuando el eje es un perfil normalizado como un rodamiento o un eje comercial [3].
Tabla de ajustes más utilizados en mecanizado CNC
| Ajuste | Tipo | Juego / Apriete (ø25 mm) | Aplicación típica |
|---|---|---|---|
| H7/h6 | Indeterminado (deslizante) | 0 a +34 µm juego | Piezas que deben montarse a mano con precisión: guías, pasadores, vástagos |
| H7/f7 | Con juego (giratorio) | +20 a +61 µm juego | Ejes giratorios en cojinetes de fricción, mecanismos de rotación lenta |
| H7/g6 | Con juego mínimo | +7 a +41 µm juego | Ejes de válvulas, pistones de precisión, ajustes deslizantes con poco huelgo |
| H7/k6 | Indeterminado (centrado) | −15 a +19 µm | Ruedas dentadas, poleas, elementos de transmisión centrados sobre eje |
| H7/p6 | Con apriete (prensado) | −42 a −8 µm apriete | Bujes, casquillos, casquillos de rodamiento con montaje a presión |
| H7/s6 | Con apriete fuerte | −59 a −25 µm apriete | Uniones permanentes sin elementos de fijación adicionales |
Cómo seleccionar el ajuste correcto
La selección del ajuste adecuado depende principalmente de tres factores: la función del acoplamiento (giro, deslizamiento, fijación permanente), la facilidad de montaje y desmontaje requerida, y las cargas dinámicas o estáticas a las que estará sometida la unión en servicio. En general, conviene comenzar por el ajuste H7/h6 para aplicaciones de posicionamiento y aumentar progresivamente el apriete solo cuando la funcionalidad lo exija, ya que cada paso hacia ajustes más estrechos incrementa notablemente el coste de fabricación [4].
Tolerancias generales ISO 2768
La norma ISO 2768 establece tolerancias generales para dimensiones lineales y angulares que no tienen indicación individual de tolerancia en el plano. Define cuatro clases: f (fina), m (media), c (basta) y v (muy basta). En mecanizado CNC de propósito general, la clase m (±0,10 mm para dimensiones entre 6 y 30 mm) es la referencia habitual cuando no se especifica otra cosa.
Clases de tolerancias generales lineales
La norma ISO 2768-1 cubre las tolerancias generales para cotas lineales, mientras que la parte ISO 2768-2 establece las tolerancias generales geométricas [5]. Asimismo, cuando un plano indica en el cajetín «ISO 2768-mK», se está especificando tolerancias lineales clase m y tolerancias geométricas clase K simultáneamente.
| Clase | 0,5–3 mm | 3–30 mm | 30–120 mm | 120–400 mm | Aplicación |
|---|---|---|---|---|---|
| f — Fina | ±0,05 | ±0,05 | ±0,15 | ±0,30 | Mecanizado CNC de precisión, piezas de ajuste no crítico |
| m — Media | ±0,10 | ±0,10 | ±0,20 | ±0,50 | Mecanizado CNC de propósito general (referencia habitual) |
| c — Basta | ±0,20 | ±0,30 | ±0,50 | ±1,20 | Piezas estructurales, soldaduras, piezas sin función de ajuste |
| v — Muy basta | — | ±0,50 | ±1,00 | ±2,00 | Piezas brutas, perfiles laminados, fundición |
Cuándo usar ISO 2768 y cuándo no es suficiente
La norma ISO 2768 es adecuada para la mayoría de las dimensiones de una pieza mecanizada que no tienen función de ajuste crítico. No obstante, no es suficiente para dimensiones que intervienen en ajustes normalizados (como agujeros H7), superficies de rodamiento, sedes de sellado o cualquier cota que tenga un requisito funcional específico. En todos esos casos, la tolerancia debe indicarse individualmente en la cota correspondiente del plano [5].
Tolerancias alcanzables según el proceso de mecanizado CNC
Las tolerancias dimensionales alcanzables dependen directamente del proceso de mecanizado utilizado. El fresado CNC de precisión alcanza típicamente IT7–IT8 (±0,010–0,033 mm). El torneado CNC fino llega a IT6–IT7. El rectificado CNC alcanza IT5–IT6 (±0,005–0,013 mm). El Wire EDM supera todos los procesos convencionales, con tolerancias de IT4–IT5 (±0,002–0,009 mm).
Tolerancias por operación de mecanizado
| Proceso | Calidad IT típica | Tolerancia para ø25 mm | Rugosidad Ra típica |
|---|---|---|---|
| Fresado CNC desbaste | IT10–IT11 | ±0,052–0,084 mm | 3,2–12,5 µm |
| Fresado CNC acabado | IT7–IT9 | ±0,021–0,052 mm | 0,8–3,2 µm |
| Torneado CNC desbaste | IT10–IT12 | ±0,052–0,130 mm | 3,2–12,5 µm |
| Torneado CNC fino | IT6–IT8 | ±0,013–0,033 mm | 0,4–1,6 µm |
| Taladrado CNC | IT9–IT11 | ±0,052–0,084 mm | 1,6–6,3 µm |
| Escariado | IT6–IT8 | ±0,013–0,033 mm | 0,4–1,6 µm |
| Rectificado cilíndrico | IT5–IT7 | ±0,009–0,021 mm | 0,1–0,8 µm |
| Electroerosión por hilo (Wire EDM) | IT4–IT5 | ±0,002–0,009 mm | 0,2–1,6 µm |
Factores que limitan la tolerancia alcanzable
Además del proceso de mecanizado, varios factores adicionales condicionan la tolerancia real alcanzable en producción. En primer lugar, la temperatura del entorno y de la pieza introduce dilatación térmica que puede superar la propia tolerancia en dimensiones medianas o grandes: para un acero de 200 mm de longitud, una variación de 10 °C supone una dilatación de aproximadamente 23 µm [6]. Asimismo, la rigidez del sistema de sujeción, el desgaste de la herramienta de corte y la vibración de la máquina son fuentes adicionales de error que el programador CNC debe tener en cuenta al definir la estrategia de mecanizado.
Relación entre tolerancia y coste de fabricación
La relación entre tolerancia y coste de fabricación no es lineal sino exponencial. En términos generales, reducir la tolerancia de IT9 a IT7 puede duplicar el tiempo de mecanizado y, por tanto, el coste. Pasar de IT7 a IT5 puede suponer, además, la necesidad de un proceso adicional como el rectificado o el escariado, lo que incrementa adicionalmente los costes de producción [7]. Por ello, uno de los objetivos del diseño para fabricación (DFM) es especificar la tolerancia menos estricta que sea funcionalmente aceptable.
Tolerancias geométricas (GD&T) en mecanizado CNC
Las tolerancias geométricas (GD&T, Geometric Dimensioning and Tolerancing) complementan las tolerancias dimensionales al controlar la forma, orientación y posición de los elementos geométricos de una pieza, independientemente de su tamaño. Se normalizan en ISO 1101 e incluyen tolerancias de planitud, cilindricidad, perpendicularidad, paralelismo, coaxialidad y posición verdadera, entre otras.
Tipos de tolerancias geométricas según ISO 1101
La norma ISO 1101:2017 organiza las tolerancias geométricas en cuatro categorías principales [8]:
- Tolerancias de forma: rectitud, planitud, circularidad, cilindricidad y perfil de línea/superficie. No requieren referencia (datum).
- Tolerancias de orientación: paralelismo, perpendicularidad e inclinación. Requieren una referencia datum.
- Tolerancias de posición: posición verdadera, coaxialidad, simetría. Definen la ubicación exacta de un elemento en el espacio.
- Tolerancias de oscilación: oscilación circular y oscilación total. Controlan la variación al girar la pieza alrededor de un eje de referencia.
Relación entre tolerancias dimensionales y geométricas
Es importante entender que una tolerancia dimensional no controla la geometría de una pieza. Por ejemplo, un agujero con tolerancia H7 puede cumplir sus cotas de diámetro máximo y mínimo y, al mismo tiempo, presentar ovalización o falta de cilindricidad que lo haga no funcional. Por ello, en piezas de precisión como matrices, casquillos de rodamiento o guías lineales, es necesario combinar tolerancias dimensionales con tolerancias geométricas adecuadas [8][9].
Tolerancias geométricas generales según ISO 2768-2
Asimismo, cuando el plano no indica tolerancias geométricas individuales, la norma ISO 2768-2 establece valores por defecto para planitud, rectitud, perpendicularidad y simetría mediante tres clases: H (fina), K (media) y L (basta). La combinación «ISO 2768-mK» es la especificación más habitual en planos de mecanizado CNC de propósito general [5].
Errores comunes en la especificación de tolerancias
Los errores más frecuentes al especificar tolerancias dimensionales en mecanizado CNC son: sobredimenisionar la precisión requerida, no indicar tolerancias generales, confundir el sistema base agujero con el base eje, omitir tolerancias geométricas cuando son necesarias y especificar rugosidad sin relación con la tolerancia dimensional. La mayoría de estos errores derivan directamente en sobrecostes o piezas no funcionales.
Errores de sobredimenisonamiento
El error más habitual —y el más costoso— consiste en especificar tolerancias más estrictas de lo necesario. En muchos casos, ingenieros sin experiencia en fabricación indican H7 en todos los agujeros o ±0,01 mm en todas las cotas por precaución, sin que exista requisito funcional que lo justifique. Sin embargo, como ya se ha señalado, cada nivel adicional de precisión puede duplicar el coste de mecanizado. Por ello, la revisión de las tolerancias desde la perspectiva del diseño para fabricación (DFM) es una práctica altamente recomendable antes de emitir el plano definitivo [7][10].
Errores de especificación incompleta
Por otro lado, también es frecuente el error opuesto: planos que no indican tolerancias generales (sin referencia a ISO 2768), que omiten tolerancias geométricas en superficies funcionales, o que especifican una rugosidad Ra sin coherencia con la tolerancia dimensional indicada. A modo de referencia, una superficie con tolerancia IT6 (13 µm) y rugosidad Ra 3,2 µm (6,4 µm de altura total de perfil) es técnicamente incongruente, ya que la rugosidad superficial por sí sola consumiría una fracción significativa del margen de tolerancia dimensional disponible [6][9].
Confusión entre sistemas de ajuste
Finalmente, otro error recurrente es la mezcla de los sistemas base agujero y base eje en un mismo plano, o la indicación de ajustes sin especificar a qué sistema pertenecen. Asimismo, es habitual confundir el código de tolerancia del agujero con el del eje al transcribir los datos de tablas de ajustes: un ajuste H7/h6 y un ajuste h6/H7 son técnicamente idénticos, pero la notación estándar siempre coloca el agujero en primer lugar. Indicar el ajuste en orden inverso no genera error de fabricación pero sí confusión en la interpretación del plano [3].
Consultas sobre tolerancias y especificación técnica en Barnamec Barnamec ofrece servicios de mecanizado CNC de precisión con capacidad para alcanzar tolerancias dimensionales de IT6–IT7 en operaciones de fresado y torneado, y IT5 mediante rectificado. El equipo técnico puede revisar la especificación de tolerancias de su proyecto y orientar sobre la combinación de procesos más adecuada para cada requisito dimensional. Para consultas técnicas o solicitud de presupuesto, contacte en barnamec.com/contacto/.
Preguntas frecuentes sobre tolerancias dimensionales en mecanizado CNC
Dudas sobre el sistema ISO y los códigos de tolerancia
¿Qué significa H7/h6 en un plano de mecanizado?
H7/h6 es un ajuste deslizante del sistema base agujero. La H indica que el agujero tiene desviación inferior cero (EI = 0) y calidad IT7; la h indica que el eje tiene desviación superior cero (es = 0) y calidad IT6. Para un diámetro nominal de 25 mm, el resultado es un juego de entre 0 y +34 µm, lo que permite el montaje y desmontaje a mano con un posicionamiento preciso.
¿Cuál es la diferencia entre IT6 e IT7?
La calidad IT define la magnitud de la tolerancia. Para un diámetro de 25 mm, IT6 corresponde a una tolerancia de 13 µm y IT7 a 21 µm. En términos de proceso, IT7 es alcanzable mediante fresado o torneado CNC fino, mientras que IT6 generalmente requiere rectificado o escariado. El coste de mecanizado aumenta notablemente al pasar de IT7 a IT6.
¿Qué diferencia hay entre el sistema base agujero y el sistema base eje?
En el sistema base agujero, el agujero tiene siempre tolerancia H (EI = 0) y el eje varía para conseguir el ajuste. Es el sistema más utilizado porque mecanizar agujeros con precisión es más costoso que ejes. En el sistema base eje, es el eje el que mantiene tolerancia h (es = 0). Este segundo sistema se usa principalmente cuando el eje es un perfil normalizado de mercado, como el eje de un rodamiento.
Dudas sobre tolerancias en la práctica de fabricación
¿Qué tolerancia aplica si el plano no indica ninguna?
Si el plano no indica tolerancias individuales ni referencia a ISO 2768, el taller aplicará sus propias tolerancias por defecto, que pueden diferir de lo requerido por el diseño. Por ello, todo plano de fabricación debe indicar al menos una clase de tolerancias generales según ISO 2768 en el cajetín, habitualmente «ISO 2768-m» para mecanizado CNC de propósito general.
¿Puede el fresado CNC alcanzar tolerancias de IT6?
Sí, en condiciones óptimas. El fresado CNC de acabado con herramienta nueva, parámetros de corte ajustados, temperatura de taller controlada y utillaje rígido puede alcanzar IT6 de forma puntual. No obstante, para producción en serie con garantía de calidad en IT6, lo habitual es añadir una operación de escariado o rectificado después del fresado, ya que el fresado fino en producción normal se sitúa de forma más fiable en IT7–IT8.
¿Cómo afecta la temperatura a las tolerancias dimensionales?
La temperatura tiene un impacto directo y cuantificable. El acero se dilata aproximadamente 11,5 µm por metro y grado centígrado. Por tanto, una pieza de acero de 200 mm sometida a una variación de 10 °C experimenta una dilatación de 23 µm, lo que puede representar toda la tolerancia de una calidad IT7. Para mecanizado de precisión en IT5 o IT6, es imprescindible controlar la temperatura de la sala y de la pieza durante la medición y el mecanizado.
Dudas sobre costes y selección de tolerancias
¿Por qué especificar tolerancias más estrictas de lo necesario encarece la pieza?
Cada nivel adicional de precisión exige velocidades de avance más lentas, herramientas de mayor calidad, más pasadas de acabado, mediciones intermedias y, en algunos casos, procesos adicionales como el rectificado o el escariado. El resultado es un incremento del tiempo de máquina y del coste directo que puede oscilar entre el 20 % y el 200 % respecto a la misma pieza con tolerancias ajustadas a sus requisitos funcionales reales.
¿Qué tolerancias son necesarias para un ajuste de rodamiento?
Los ajustes de rodamientos están normalizados por los propios fabricantes (SKF, FAG, NSK) conforme a ISO 286. En términos generales, el agujero del alojamiento recibe tolerancia H7 (ajuste deslizante, para anillo exterior estacionario) o K7/M7 (ajuste con ligero apriete, para cargas con choque). El eje que aloja el anillo interior recibe habitualmente tolerancia k5 o m5 para asegurar el apriete necesario y evitar el giro relativo entre eje y rodamiento.
¿Qué es la tolerancia de posición verdadera y cuándo es necesaria?
La posición verdadera (TP, True Position) es una tolerancia geométrica que define la zona cilíndrica dentro de la cual debe encontrarse el eje real de un agujero respecto a sus referencias datum. Es necesaria cuando la posición relativa entre agujeros (por ejemplo, en una plantilla de taladros para tornillería) es funcionalmente crítica. A diferencia de las cotas con tolerancias dimensionales, la posición verdadera controla simultáneamente la posición en X e Y con una tolerancia circular, lo que es más representativo de la funcionalidad real de la pieza.
Véase también
- Fresado CNC
- Torneado de precisión
- Rectificado CNC
- Rugosidad superficial Ra en mecanizado
- Electroerosión por hilo (Wire EDM)
- Design for Manufacturing (DFM) en mecanizado
- Cómo preparar planos para mecanizado CNC
- Centros de mecanizado CNC
Tolerancias dimensionales y mecanizado CNC en Barnamec
Barnamec dispone de centros de fresado HAAS de última generación que permiten alcanzar tolerancias dimensionales de IT7 en operaciones de fresado CNC de acabado, e IT6 mediante operaciones de torneado fino y escariado. Para proyectos que requieren tolerancias más estrictas —IT5 o superiores—, el equipo técnico coordina operaciones complementarias de rectificado o electroerosión por hilo con proveedores especializados, ofreciendo al cliente un proceso de fabricación integrado.
Asimismo, Barnamec trabaja con materiales como acero, aluminio, bronce y plásticos técnicos (PEEK, PA6-G, POM), cada uno de los cuales presenta comportamientos distintos frente a las exigencias de tolerancia dimensional. Por ello, la revisión técnica de los planos antes de iniciar la fabricación es un paso habitual en el proceso de Barnamec, lo que permite detectar especificaciones inconsistentes o sobredimensionadas antes de que afecten al coste del proyecto.
Consulte las capacidades técnicas de Barnamec o envíe su plano para revisión técnica y presupuesto sin compromiso.
Fuentes
- ISO 286-1:2010. Geometrical product specifications (GPS) — ISO code system for tolerances on linear sizes — Part 1: Basis of tolerances, deviations and fits. International Organization for Standardization. https://www.iso.org/
- ISO 286-2:2010. GPS — ISO code system for tolerances on linear sizes — Part 2: Tables of standard tolerance classes and limit deviations for holes and shafts. ISO. https://www.iso.org/
- Shigley, J. E., Mischke, C. R. & Budynas, R. G. (2014). Mechanical Engineering Design (10th ed.). McGraw-Hill Education.
- Spotts, M. F., Shoup, T. E. & Hornberger, L. E. (2003). Design of Machine Elements (8th ed.). Prentice Hall.
- ISO 2768-1:1989 & ISO 2768-2:1989. General tolerances — Part 1: Tolerances for linear and angular dimensions / Part 2: Geometrical tolerances for features without individual tolerance indications. ISO. https://www.iso.org/
- Boothroyd, G., Dewhurst, P. & Knight, W. A. (2011). Product Design for Manufacture and Assembly (3rd ed.). CRC Press. https://www.taylorfrancis.com/
- Kalpakjian, S. & Schmid, S. R. (2014). Manufacturing Engineering and Technology (7th ed.). Pearson. https://www.pearson.com/
- ISO 1101:2017. Geometrical product specifications (GPS) — Geometrical tolerancing — Tolerances of form, orientation, location and run-out. ISO. https://www.iso.org/
- Krulikowski, A. (2012). Fundamentals of Geometric Dimensioning and Tolerancing (3rd ed.). Cengage Learning.
- Sandvik Coromant. (2024). Machining tolerances and surface finish guide. Documentación técnica. https://www.sandvik.coromant.com/