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FJSevilla
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El problema se debe a que en Python una función normal (no lambda) efectivamente se evalúa en el ámbito en el que es definida, pero el cuerpo de dicha función no es evaluado hasta que es ejecutada (late binding). En tu caso haces los siguiente:

    self.valor1 = tk.IntVar()
    self.valor2 = tk.IntVar()
    self.resultado = tk.IntVar()

    def calcular():
        self.resultado.set(self.valor1.get() + self.valor2.get())

en cada pestaña que creas generas una nueva instancia de cada una de las variables, pero se las asignas a atributos de instancia. Cuando la función es llamada usa las referencias de esos atributos de instancia, pero éstos hacen referencia a las variables de la última pestaña creada, fijate lo que pasa:

introducir la descripción de la imagen aquí

la función calcular se ejecuta pero actúa sobre la última pestaña creada siempre, independientemente desde que pestaña sea llamada. La solución es tan simple como no usar un atributo de instancia, sino variables locales de forma que la clausura acceda en cada caso a las de esa pestaña.

    def sum(self):
        fm_sumar = tk.LabelFrame(
            self.nb, text='Aquí se realizará la operación'
            )
        self.nb.add(fm_sumar, text='Pestaña de sumar')
        self.nb.select(fm_sumar)

        valor1 = tk.IntVar(fm_sumar)
        valor2 = tk.IntVar(fm_sumar)
        resultado = tk.IntVar(fm_sumar)

        def calcular():
            resultado.set(valor1.get() + valor2.get())

        tk.Label(fm_sumar, text='Valor 1:').grid(row=0, column=0)
        tk.Label(fm_sumar, text='Valor 2:').grid(row=1, column=0)
        tk.Button(
            fm_sumar, text='¡Calcular!', command=calcular
            ).grid(row=2, column=0)
        tk.Label(fm_sumar, text='Resultado=').grid(row=3, column=0)

        tk.Entry(
            fm_sumar, textvariable=valor1, justify='right'
            ).grid(row=0, column=1)
        tk.Entry(
            fm_sumar, textvariable=valor2, justify='right'
            ).grid(row=1, column=1)
        tk.Entry(
            fm_sumar, textvariable=resultado, justify='right',
            state='readonly'
            ).grid(row=3, column=1)

Otra posibilidad es que la callback use las variables como argumentos por defecto:

def sum(self): self.fm_sumar = tk.LabelFrame(self.nb, text='Aquí se realizará la operación') self.nb.add(self.fm_sumar, text='Pestaña de sumar') self.nb.select(self.fm_sumar)

self.valor1 = tk.IntVar()
self.valor2 = tk.IntVar()
self.resultado = tk.IntVar()

def calcular(resul=self.resultado, v1=self.valor1, v2=self.valor2):
    resul.set(v1.get() + v2.get())

tk.Label(self.fm_sumar, text='Valor 1:').grid(row=0, column=0)
tk.Label(self.fm_sumar, text='Valor 2:').grid(row=1, column=0)
tk.Button(
    self.fm_sumar, text='¡Calcular!', command=calcular
    ).grid(row=2, column=0)
tk.Label(self.fm_sumar, text='Resultado=').grid(row=3, column=0)

tk.Entry(
    self.fm_sumar, textvariable=self.valor1, justify='right'
    ).grid(row=0, column=1)
tk.Entry(
    self.fm_sumar, textvariable=self.valor2, justify='right'
    ).grid(row=1, column=1)
tk.Entry(
    self.fm_sumar, textvariable=self.resultado,
    justify='right', state='readonly'
    ).grid(row=3, column=1)

¿Por qué ahora si funciona? Los argumentos de la función son evaluados en tiempo de definición, no cuando es ejecutada como el cuerpo. Ésto hace que las variables resul, v1 y v2 apunten a los objetos a los que apuntaban self.reultado, self.valor1 y self.valor2 respectivamente cuando la función se definió, es decir, cuando sum se ejecutó.

Ahora bien, dado que usas POO, tiene mucha más lógica, es más simple y escalable crear una clase para el frame de suma que encapsule todo lo que le pertenece, como las variables:

import tkinter as tk
from tkinter import ttk


class SumFrame(tk.LabelFrame):

    def __init__(self, parent, *args, **kwargs):
        super().__init__(*args, **kwargs)
        self.valor1 = tk.IntVar(self)
        self.valor2 = tk.IntVar(self)
        self.resultado = tk.IntVar(self)

        tk.Label(self, text='Valor 1:').grid(row=0, column=0)
        tk.Label(self, text='Valor 2:').grid(row=1, column=0)
        tk.Button(
            self, text='¡Calcular!', command=self.calcular
            ).grid(row=2, column=0)
        tk.Label(self, text='Resultado=').grid(row=3, column=0)

        tk.Entry(
            self, textvariable=self.valor1, justify='right'
            ).grid(row=0, column=1)
        tk.Entry(
            self, textvariable=self.valor2, justify='right'
            ).grid(row=1, column=1)
        tk.Entry(
            self, textvariable=self.resultado, justify='right',
            state='readonly'
            ).grid(row=3, column=1)

    def calcular(self):
        self.resultado.set(self.valor1.get() + self.valor2.get())


class Mi_App():

    def __init__(self):
        self.root = tk.Tk()
        self.root.geometry("650x250")

        self.nb = ttk.Notebook(self.root)
        self.fm = tk.Frame(self.nb)
        self.nb.add(self.fm, text='INICIO')
        self.nb.pack(fill='both', expand=True)

        tk.Label(self.fm, text='Bienvenido a mi programa').grid()

        tk.Button(
            self.fm, text='Sumar', command=self.sum
            ).grid(row=1, column=0, pady=10)

    def sum(self):
        fm_sumar = SumFrame(self)
        self.nb.add(fm_sumar, text='Pestaña de sumar')
        self.nb.select(fm_sumar)

    def mainloop(self):
        self.root.mainloop()


if __name__ == '__main__':
    ejemplo = Mi_App()
    ejemplo.mainloop()

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