Tolerances in CNC Machining

Guida di base delle tolleranze nella lavorazione CNC

Nella lavorazione CNC, le apparecchiature CNC ad alta precisione possono raggiungere livelli di precisione molto elevati. Eppure, il Le dimensioni del pezzo lavorato a CNC non possono soddisfare pienamente i valori teorici a causa dei diversi materiali, design e processi di lavorazione. Quindi le dimensioni che soddisfano gli standard di produzione dovrebbero avere un ragionevole intervallo di variazione. Queste sono le tolleranze nella lavorazione CNC. 

Cos'è la tolleranza di lavorazione?

Le tolleranze rappresentano il livello di precisione richiesto per fabbricare una parte. Le tolleranze di lavorazione descrivono la variazione accettabile nelle dimensioni finali di una parte o nel valore misurato. I progettisti di parti sviluppano criteri di tolleranza basati sulla funzione, l'adattamento e la forma della parte. Le tolleranze di lavorazione sono essenziali per l'assemblaggio delle parti. In genere, accanto alla quota applicabile della parte viene visualizzata una didascalia di tolleranza corrispondente.

Le tolleranze di lavorazione di solito iniziano con un simbolo ±. Ad esempio, supponiamo che una parte alta 1,5" richieda un intervallo di tolleranza di ±0,005". La parte finale dovrebbe avere un'altezza variabile tra 1.495″ e 1.505″ per superare il controllo di qualità. 

La tolleranza più piccola rappresenta una tolleranza ristretta, il che significa maggiore precisione di cui ha bisogno la parte. Al contrario, l'intervallo di tolleranza ridotto significa una minore precisione richiesta dalla parte. Tolleranze più piccole lead a costi più elevati perché avrai bisogno di più configurazioni, tempi di ciclo più lunghi e strumenti specializzati aggiuntivi.

Quali sono i termini comuni nelle tolleranze di lavorazione CNC?

L'impostazione di tolleranze appropriate garantisce che i produttori creino parti conformi alle specifiche richieste. I seguenti termini sono ampiamente utilizzati e molto importanti per comprendere la tolleranza nell'ingegneria meccanica. Diamo un'occhiata a closer:

Terms of CNC Machining Tolerance

Dimensione di base – l'esatta dimensione teorica a cui sono assegnati i limiti di deviazione.

Dimensione reale – la dimensione effettiva misurata della parte finale lavorata.

Deviazione – la differenza tra la dimensione del pezzo e la dimensione base.

Limiti di dimensione – le taglie minime e massime entro le quali deve rientrare la taglia effettiva. Il limite superiore è il valore maggiore, mentre il limite inferiore è il valore minore.

Deviazione inferiore – la differenza tra la taglia base e il limite minimo di taglia.

Deviazione superiore – la differenza tra la taglia base e il limite massimo di taglia.

Deviazione fondamentale – lo scostamento più vicino alla taglia base. È rappresentato con una lettera.

Tolleranza – la differenza tra i limiti di dimensione minima e massima di una parte.

Zona di tolleranza – una zona sferica delimitata dalle dimensioni limite superiore e inferiore della parte. È determinato dalla tolleranza e dalla sua posizione rispetto alla dimensione di base.

Grado di tolleranza internazionale (IT) – indicando gruppi di tolleranza che variano in base alla dimensione base ma hanno lo stesso livello di precisione con un grado specifico. È indicato dalle combinazioni di IT0, IT1 e da IT01 a IT16. Ci sono 18 gradi IT in totale.

tolerance grade by different machining process

Application of Different Tolerance Grades

Perché le tolleranze sono così importanti?

Tutte le parti prodotte hanno un certo grado di varianza intrinseca. Le tolleranze controllano queste variazioni, assicurando una migliore uniformità e prestazioni ottimali delle parti. Ecco cinque motivi per cui le tolleranze sono importanti.

#1 Tolleranza Chiarisci le specifiche delle tue parti

Quando sei in outsourcing Lavorazione CNC service, Se non comunichi chiaramente le esigenze specifiche della tua parte con il produttore, potresti ritrovarti con una parte inutilizzabile. Tuttavia, supponiamo che tu dica esplicitamente al produttore che desideri parti da 3 "con una tolleranza di 0,2". In tal caso, sanno che puoi accettare parti da 2,9 pollici. Le tolleranze indicano ai produttori la precisione della parte e cosa devono fare per raggiungere tali tolleranze.

#2 Tolleranza IMigliorare l'adattamento e la funzione delle parti 

Le tolleranze sono cruciali quando una parte deve interagire con altre parti. Per garantire che le parti siano compatibili con altri componenti, è necessario descrivere con precisione le proprie tolleranze.

Inoltre, alcune caratteristiche di una parte sono fondamentali per la sua funzionalità. Per gli apparecchi con elevate esigenze di posizione e dimensioni, qualsiasi variazione al di fuori della tolleranza può renderli difettosi e inutilizzabili.

#3 La tolleranza fornisce un margine di errore 

Qualsiasi processo di produzione ha una certa quantità di variazione. Le tolleranze tengono conto di questa variazione definendo i margini entro i quali una parte può operare. Se le tolleranze sono definite dall'inizio, ci sono meno possibilità che una parte fallisca o debba essere ricostruita.

#4 Tolleranza Migliora l'aspetto finale del prodotto

Le tolleranze sono importanti anche per migliorare l'aspetto finale del prodotto. Ad esempio, supponiamo che due parti debbano essere a filo l'una con l'altra senza spazi significativi. In tal caso, è necessario definire in anticipo tolleranze ristrette per entrambe le parti.

#5 La tolleranza è fondamentale per il Controllo dei costi

In generale, più stretta è la tolleranza, maggiore è il costo. Le parti con una tolleranza più stretta necessitano di processi aggiuntivi come la rettifica o la superfinitura. Una parte può essere completata utilizzando solo processi di lavorazione fondamentali per una tolleranza looser.

Pertanto, la definizione delle tolleranze diventa particolarmente importante nella produzione. Da un lato, per le parti che richiedono tolleranze ristrette, è possibile garantire che le tolleranze vengano rispettate la prima volta, evitando di superare i costi. D'altra parte, per le parti in cui le tolleranze looser sono accettabili, la definizione delle tolleranze consente di non pagare per l'estrema precisione.

Quali sono i tipi comuni di tolleranze nella lavorazione CNC?

Le tolleranze sono espresse nei progetti di produzione in base alla caratteristica sotto controllo e alle intenzioni dell'ingegnere. Di seguito sono riportati i tipi più tipici di tolleranze di lavorazione CNC nell'industria manifatturiera:

Tolleranze generali/standard

Possiamo definire tolleranze standard per misure lineari o angolari e smussi o altre parti arrotondate. Ad esempio, esistono tolleranze di lavorazione standard per parti come tubi, filettature, perni, ecc. Alcuni service di fresatura possono offrire tolleranze tipiche di +/-0,1 mm.

La gamma di tolleranze standard è solitamente regolata da vari standard internazionali che disciplinano associazioni come l'American Society of Mechanical Engineers (ASME), l'International Organization for Standardization (ISO) e l'American National Standards Institute (ANSI).

Esistono quattro diverse classi di tolleranza in base al loro intervallo per una dimensione della parte, tra cui molto grossolana (v), grossolana (c), media (m) e fine (f). I dettagli sono mostrati nella figura sottostante.

General Tolerance Chart

Per ulteriori informazioni sulle tolleranze generali, consultare ISO 2768-mk.

Tolleranze bilaterali

La tolleranza bilaterale consente alla misurazione finale del pezzo di variare su entrambi i lati del valore nominale o del contorno reale. Un esempio di tolleranza bilaterale è 20 +0,06/-0,06 mm. Ciò dimostra che la misura finale della parte lavorata CNC ha un massimo di 20,06 mm e un minimo di 19,94 mm. Il valore nominale è di 20 mm. Le tolleranze bilaterali vengono utilizzate principalmente per le dimensioni esterne.

Bilateral Tolerances

Tolleranze unilaterali

Le tolleranze unilaterali consentono la deviazione solo su un lato del valore nominale. Un esempio di tolleranze unilaterali è 70 +0.00/-0.05mm. Ciò significa che la misura del pezzo finito ha un valore massimo e minimo consentito rispettivamente di 70,00 mm e 69,95 mm. Nell'esempio precedente, quando si applicano tolleranze unilaterali, è consentito solo un cambiamento negativo rispetto al valore nominale. In generale, utilizziamo tolleranze unilaterali sulle parti accoppiate.

Unilateral Tolerances

Tolleranze limite

Le tolleranze limite sono una sorta di tolleranza di lavorazione CNC espressa come un intervallo di valori in cui il pezzo è considerato accettabile purché valore misurato rientra nell'intervallo. Un esempio di tolleranza limite è 14 – 14,5 mm. Questo indica che la parte è valore misurato deve trovarsi tra il limite superiore e inferiore. Il limite superiore è di 14 mm, mentre il limite inferiore è di 14,5 mm. 

Limit Tolerances

Quotatura geometrica e tolleranza (GD&T)

Quotatura geometrica e tolleranza (GD&T) è più avanzato e complesso dei normali sistemi di tolleranza di lavorazione. Questo tipo di tolleranza utilizza i frame di controllo delle caratteristiche per mostrare forme specifiche e tolleranze dimensionali. 

GD&T assicura che le misurazioni finali della parte rimangano entro limiti definiti. Delinea inoltre le caratteristiche geometriche delle parti, come la loro concentricità, planarità e posizione reale. 

Alcune parti di solito hanno requisiti di elaborazione più elevati e i metodi di controllo della tolleranza di GD&T aiutano a garantire l'accuratezza dimensionale delle caratteristiche della parte.

Geometric Dimensioning and Tolerancing

Quali sono le considerazioni quando si selezionano le tolleranze?

Il limite di tolleranza corretto garantisce prestazioni del pezzo impeccabili senza incorrere in costi inutili. Diamo un'occhiata a ciò che dovrebbe essere considerato durante la selezione delle tolleranze.

#1 Mezzi del livello di tolleranza più stretto Costi più elevati

Le diverse tolleranze hanno un impatto significativo sui costi di lavorazione e sui tempi di consegna. Tolleranze più strette di solito comportano costi più elevati perché richiede più tempo e manodopera per produrre lentamente la parte.

Inoltre, l'applicazione di tolleranze ristrette aumenta anche il rischio che una parte non rientri nel suo intervallo di tolleranza e venga rottamata. Pertanto, la macchina richiederà maschere e dispositivi speciali per ottenere le tolleranze previste.

Infine, tolleranze estremamente ristrette richiedono strumenti di misurazione specializzati per il controllo qualità. Nel complesso, la lavorazione ad alta tolleranza aumenta i costi di ispezione della qualità e i costi di produzione.

#2 Livello di tolleranza Dipende dal materiale

Quando si determinano le tolleranze di lavorazione, è necessario considerare la selezione dei materiali. Materiali diversi hanno proprietà uniche. Queste proprietà influenzano i livelli di tolleranza che un materiale può raggiungere. Ecco alcune cose da considerare quando si scelgono i materiali.

  1. Quando si avvia un'operazione di taglio, il calore da attrito può causare la deformazione di alcuni materiali non metallici come la plastica. Pertanto, potrebbero esserci casi in cui il tipo di materiale è incompatibile con il processo di fabbricazione.
  2. I materiali morbidi sono difficili da tenere in posizione perché si piegano costantemente e cambiano dimensione a contatto con l'utensile da taglio.
  3. I materiali abrasivi troppo duri possono usurare l'utensile da taglio, rendendo difficile il raggiungimento di tolleranze specifiche. Esempi di alcuni materiali abrasivi comuni includono composti fenolici come GP 11, GP 03 o qualsiasi vetro laminato.

#3 Livello di tolleranza Dipende da Metodi di lavorazione

Le tolleranze possono dipendere dalla scelta del metodo di fabbricazione. Ad esempio, la foratura può essere più precisa della tornitura o della fresatura. Inoltre, le macchine CNC con diversi numeri di assi possono anche avere tolleranze di base diverse. 

La tolleranza di una macchina CNC determina i tipi di parti che può elaborare. In alcuni casi saranno necessarie ulteriori operazioni sulla parte prima che possa raggiungere una tolleranza stretta. Diversi processi di lavorazione creano anche diversi ruvidezza della superficie o caratteristiche, se si desiderano caratteristiche di finitura piccole o super sulle parti, le parti potrebbero dover essere sottoposte a diversi processi di lavorazione.

Diversi processi di lavorazione creano anche diverse rugosità superficiali

#4 Livello di tolleranza Influisce sull'ispezione del prodotto finito

Quanto più strette sono le tolleranze, tanto più difficile e dispendioso sarà il loro controllo. Le parti con tolleranze ristrette richiedono strumenti di misurazione e metodi di ispezione specializzati, aumentando i costi di produzione.

Inspection of parts tolerances

Cos'è la stretta tolleranza?

Tolleranza stretta significa che non c'è molto spazio per modificare le misure o le dimensioni di una parte. Ciò significa che la parte deve essere realizzata secondo specifiche molto precise, con poco margine di errore. Quando una parte deve adattarsi perfettamente ad altre parti o svolgere un lavoro molto preciso, come nelle applicazioni aerospaziali o mediche, di solito deve avere tolleranze ristrette.

Le tolleranze ristrette sono generalmente fornite in unità di lunghezza o dimensione, come millimetri o pollici, e possono variare da 0,001″ a 0,0001″ o anche più strette, a seconda delle esigenze dell'applicazione. Per soddisfare tolleranze ristrette, è spesso necessario utilizzare metodi di produzione avanzati come la lavorazione CNC, che possono realizzare parti molto precise e accurate.

Nel complesso, le tolleranze ristrette sono importanti per garantire che molti pezzi e prodotti di alta precisione funzionino bene e siano affidabili. Sono inoltre necessari nelle industrie in cui la sicurezza e la qualità sono della massima importanza. Tolleranze ristrette, d'altra parte, possono essere più difficili da raggiungere, richiedere più tempo e talvolta richiedere abilità e strumenti speciali.

Quando sono necessarie tolleranze ristrette?

Le strette tolleranze potrebbero non essere così essenziali per l'intera struttura di una parte. Si dovrebbe considerare una tolleranza stretta se la parte necessita di caratteristiche di alta qualità. Ad esempio, gli ingegneri generalmente applicano tolleranze ristrette nei punti strutturali in cui le parti devono adattarsi o unirsi ad altri componenti.

Tolleranze strette sono essenziali nella produzione di parti complesse, in particolare nei settori aerospaziale e della difesa, medico e delle scienze della vita e nel settore industriale diversificato. Tolleranze ristrette possono essere necessarie anche quando si lavora con parti piccole o geometrie complesse, dove anche piccole variazioni possono avere un impatto significativo sulle prestazioni. Pochi millesimi di pollice possono fare la differenza tra un componente che si adatta e uno che non si adatta. Se le tolleranze ristrette non vengono raggiunte correttamente, i prodotti finali potrebbero non essere così buoni come previsto.

Il livello di tolleranza richiesto per una determinata parte dipenderà dall'uso previsto e dai requisiti specifici dell'applicazione. Fattori come costo, tempo di produzione e materiali possono anche svolgere un ruolo nel determinare il livello di tolleranza appropriato per una determinata parte o prodotto.

Quali sono i suggerimenti per ottenere tolleranze ottimali?

Tolleranze efficaci sono fondamentali nella lavorazione CNC, poiché tolleranze più strette comportano costi aggiuntivi. Ad esempio, la creazione di un pezzo con una forma specifica e una tolleranza ristretta può comportare diverse operazioni di taglio con strumenti diversi, con conseguente maggiore tempo di utilizzo della macchina e costi più elevati. Ma se affronti correttamente il processo di produzione, puoi spesso contabilizzare o compensare questi costi. Ecco alcuni suggerimenti per ottenere tolleranze ottimali.

#1 Considera l'applicazione delle tue parti

Non tutte le parti richiedono un design con tolleranze ristrette. Il livello di tolleranza necessario per la parte lavorata è spesso determinato dall'applicazione prevista. Ad esempio, la creazione di parti che non si combinano con altre richiede una minore precisione di fresatura. Dato quanto è più costoso ottenere tolleranze ristrette, generalmente non viene utilizzato se non richiesto.

#2 Considera il materiale utilizzato

Le tolleranze di lavorazione standard sono solitamente +/- 0,005" per le parti metalliche e +/- 0,010" per le parti in plastica. Tuttavia, alcune parti potrebbero richiedere tolleranze ancora più strette per garantire un adattamento appropriato.

La precisione dimensionale può essere impegnativa per alcuni materiali e facile per altri. Ricorda che alcune materie prime si espandono e si contraggono se esposte a temperature o livelli di umidità diversi. Pertanto, è necessario definire una nuova tolleranza basata su questo fattore. 

#3 Trova la lavorazione CNC giusta Service 

I clienti possono ottenere la tolleranza appropriata individuando un rinomato service di lavorazione CNC. Quindi, puoi discutere le tue esigenze con uno specialista della produzione e determinare le tolleranze ottimali per il progetto. In genere, i progettisti di parti specificano le tolleranze prima di inviare richieste di produzione agli service di lavorazione CNC, risparmiando tempo e costi di produzione.

#4 Utilizzare utensili da taglio ad alte prestazioni

Le variazioni dimensionali in una parte di lavoro potrebbero derivare da un uso improprio dell'utensile da taglio, dalla deflessione dell'utensile o da un tagliente non affilato. La deflessione dell'utensile si verifica spesso su elementi con estremità lunghe come alberi lunghi e fori profondi. Inoltre, gli utensili da taglio poco affilati mettono i vostri pezzi in una posizione sfavorevole e compromettono la precisione dei mandrini.

#5 Non ignorare parallelismo e Perpendicolarità

Non ignorare il parallelismo e la perpendicolarità quando si considerano le tolleranze, soprattutto quando si lavora con più parti. Parallelismo e perpendicolarità sono particolarmente importanti per l'assemblaggio perché anche lievi disallineamenti possono trasformarsi in disallineamenti più grandi nel tempo, influenzando in ultima analisi la qualità complessiva della parte.

#6 Mantieni la precisione dei portapezzi

I portapezzi sono importanti per garantire che le tolleranze di lavorazione CNC siano quelle richieste. Aiutano a mantenere la parte in posizione mentre viene lavorata e serve come punti di riferimento per le posizioni.

Conclusione

Nella progettazione e nella produzione, la tolleranza si riferisce all'intervallo consentito di variazione delle dimensioni di una parte. Le tolleranze sono fondamentali nella lavorazione CNC. Da un lato, le tolleranze chiariscono le specifiche del pezzo, minimizzando così i costi e riducendo i tempi di consegna. D'altra parte, le tolleranze garantiscono una maggiore consistenza e prestazioni adeguate delle parti.

In breve, per garantire che le parti soddisfino le tolleranze richieste, è necessario considerare la selezione dei materiali, la progettazione delle parti e il processo di lavorazione. Come fidato Azienda di lavorazione CNC, LEADRP produce parti e prototipi con tolleranza di precisione per clienti di tutto il mondo in quasi tutti i settori. Se non sei sicuro di quali tolleranze siano adatte alla tua applicazione, non preoccuparti. Siamo qui per aiutarti a identificare le tolleranze mission-critical per le tue parti.

Riferimenti

Principi di tolleranza – Da McGill

Perché le tolleranze sono importanti nella produzione? – Da LEGGERE LA LAVORAZIONE E LA FABBRICAZIONE DELLA PLASTICA

FAQ

ISO 2768 è uno standard internazionale pubblicato dall'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) per semplificare gli standard di disegno delle tolleranze meccaniche. Rende la progettazione e la produzione più convenienti e facilita la cooperazione tra diverse aziende.

ISO 286 è uno standard riconosciuto a livello mondiale che definisce le tolleranze di fori e alberi. È una risorsa preziosa per i professionisti in una varietà di settori, tra cui produzione, ingegneria e design. Lo standard viene utilizzato per migliorare la precisione e l'accuratezza, per facilitare la comunicazione tra progettisti, produttori e clienti e per semplificare il confronto e la valutazione dei prodotti

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