Explicação das tolerâncias de usinagem CNC: tudo o que você precisa saber

As tolerâncias de usinagem CNC são parâmetros importantes na fabricação de produtos, independentemente do uso pretendido. Hoje, a maioria dos produtos industriais e de consumo exige consistência para atender aos padrões de fabricação.

Portanto, os fabricantes de produtos contam com máquinas CNC em seus projetos de fabricação para obter alta precisão. Porém, é importante entender o conceito de tolerâncias de usinagem, seus tipos, padrões e seus métodos de medição, pois as dimensões das peças usinadas CNC variam dos valores teóricos devido ao tipo de material, processos de usinagem e design.

Este artigo explica as tolerâncias de usinagem CNC, seu significado e a tabela geral de tolerâncias de usinagem. Continue lendo para saber mais sobre os padrões de tolerância de usinagem CNC e vários fatores que afetam as tolerâncias CNC.

O que são tolerâncias de usinagem CNC?

As tolerâncias de usinagem CNC referem-se à variação permitida nas dimensões ou valor nominal de uma peça. As tolerâncias de usinagem representam o nível de precisão exigido na fabricação de um produto. Os fabricantes de produtos examinam a forma, o ajuste e a função de uma peça para determinar seus critérios de tolerância.

As tolerâncias de usinagem são frequentemente precedidas por um símbolo “±”. Por exemplo, se uma peça de 3,0 polegadas exigir uma faixa de tolerância de ±0,0010 polegadas, a peça acabada deverá ter uma altura entre 2,999 polegadas e 3,001 polegadas para passar nas inspeções de qualidade.

Tolerâncias menores significam uma tolerância restrita, o que significa que a peça requer mais precisão. Uma tolerância maior, por outro lado, significa que a peça requer menos precisão. A usinagem com tolerância próxima ou zero envolve custos mais elevados porque requer mais ajustes, tempos de ciclo de usinagem mais longos e ferramentas especializadas.

Por que as tolerâncias de usinagem são importantes?

Todas as peças e componentes usinados CNC têm algum grau de variação inerente. Porém, as tolerâncias ajudam a controlar essas variações, garantindo consistência e ótimo desempenho das peças usinadas.

Melhore o ajuste e a função das peças

As tolerâncias CNC são essenciais para garantir que uma peça em uma montagem interaja perfeitamente com outra. Definir claramente suas tolerâncias ajuda a garantir que as peças CNC sejam compatíveis com outros componentes. Da mesma forma, alguns recursos de uma peça garantem que ela funcionará bem na aplicação pretendida. Portanto, qualquer desvio dos limites permitidos os torna defeituosos e inutilizáveis.

Considere uma margem de erro

Todo processo de fabricação tem um certo grau de variação. Contudo, as tolerâncias de usinagem levam em conta esta variação, determinando os limites dentro dos quais uma peça pode funcionar. Quando as tolerâncias são estabelecidas desde o início, há menos chances de uma peça falhar ou precisar ser reproduzida.

Controle os custos de processamento

Em geral, tolerâncias mais restritas aumentam o custo da usinagem CNC. Peças usinadas com tolerâncias mais restritas requerem processamento adicional, como retificação e usinagem de precisão. No entanto, você pode finalizar um produto com tolerâncias menores usando processos básicos de usinagem.

Ao definir tolerâncias, podem ser evitados aumentos de custos desnecessários ao processar peças com tolerâncias mais restritas. Ao mesmo tempo, definir tolerâncias em peças com tolerâncias mais restritas pode evitar custos extremos de precisão.

Garanta a aparência final do produto

Tolerâncias de alta precisão melhoram a aparência final das peças usinadas. Por exemplo, se duas peças se encaixam perfeitamente e sem folgas visíveis, tolerâncias rigorosas devem ser definidas para ambas as peças desde o início para garantir uma montagem perfeita.

Tipos de tolerâncias utilizadas em projetos de usinagem CNC

Devido aos diferentes métodos de usinagem e geometrias das peças, fabricantes de diferentes setores costumam usar tolerâncias diferentes para usinagem CNC de peças. Discutimos tolerâncias típicas de CNC.

Tolerâncias padrão

As tolerâncias CNC padrão são as tolerâncias típicas que os maquinistas aplicam aos produtos comumente fabricados. A maioria dos maquinistas usa tolerâncias de fresamento CNC de cerca de +/- 0,1 mm, a menos que os clientes especifiquem valores de tolerância preferidos. Várias organizações internacionais, como a Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME), o Instituto Nacional Americano de Padrões (ANSI) e a Organização para Padronização (ISO) definem o escopo desses padrões.

Limitar tolerâncias

Uma tolerância limite é especificada como uma faixa de valores dentro da qual a peça usinada é aceitável, desde que suas dimensões estejam dentro da faixa desejada. Por exemplo, 15 – 15,5 mm é uma tolerância limite para usinagem CNC, o que significa que as dimensões da peça CNC devem estar entre os limites inferior e superior (15,5 mm como limite superior e 15 mm como limite inferior).

Tolerâncias unilaterais

As tolerâncias unilaterais permitem desvios em uma direção, sejam apenas negativos ou positivos. Por exemplo, uma tolerância de +0,00/-0,03 mm significa que a peça usinada pode ser aproximadamente 0,03 mm menor, mas não maior, que a dimensão especificada.

Os projetistas de produtos costumam usar essas tolerâncias em projetos onde um componente deve se encaixar perfeitamente em outro. Além disso, uma peça não servirá ao propósito pretendido se for muito grande ou muito pequena. Portanto, certifique-se de que a peça acabada não ultrapasse as dimensões desejadas.

Tolerâncias bilaterais

O desvio da dimensão definida pode ser positivo ou negativo quando se utilizam tolerâncias bilaterais, permitindo um ligeiro aumento ou diminuição do tamanho da peça. Por exemplo, uma tolerância de +/- 0,05 mm significa que a peça pode ser 0,05 mm mais longa ou mais curta que a dimensão especificada. Estas especificações geralmente se aplicam a dimensões externas.

Dimensionamento Geométrico e Tolerância (GD&T)

GD&T é um sistema versátil para detalhar e comunicar tolerâncias de usinagem padrão. É mais complexo que os sistemas de tolerância típicos. Ele usa estruturas de controle de recursos para especificar formas específicas e tolerâncias dimensionais de peças.

O dimensionamento geométrico e as tolerâncias garantem que as dimensões finais de uma peça permaneçam dentro dos limites especificados. As propriedades geométricas da peça também são especificadas, incluindo planicidade, concentricidade e posição real. Em particular, os símbolos GD&T garantem a precisão dimensional das características das peças em algumas peças com requisitos de processamento mais elevados.

Padrões gerais de tolerância para usinagem CNC

A usinagem CNC envolve diversos processos com diferentes tolerâncias devido aos diferentes tipos de ferramentas de corte. Abaixo estão as tolerâncias padrão para processos CNC típicos:

No entanto, se você comparar esses valores com tecnologias de usinagem alternativas, descobrirá que esses métodos de usinagem CNC têm tolerâncias mais restritas.

Diferentes termos para medir tolerâncias CNC

Existem vários termos associados às tolerâncias CNC. Compreendê-los lhe dará uma ideia melhor de como as tolerâncias são medidas na usinagem. Abaixo estão os termos típicos que você deve conhecer.

Tamanho básico

O tamanho básico de uma peça é o tamanho especificado no desenho técnico. Os engenheiros de produto sabem que as técnicas de fabricação geralmente exigem um certo nível de tolerância. Portanto, os designers de produtos utilizam o tamanho básico e prestam atenção a possíveis desvios durante o processamento.

Tamanho atual

O tamanho real de uma peça refere-se às suas dimensões após a conclusão do processo de usinagem. O tamanho real representa, portanto, a realização prática do produto final, enquanto o tamanho básico representa os seus valores teóricos.

No entanto, os fabricantes de produtos estão trabalhando para colocar esses dois valores na mesma faixa, embora seja quase impossível igualar o tamanho real ao tamanho base.

Limites

Os limites são as dimensões mínimas e máximas permitidas de uma peça. A dimensão mínima permitida é o “limite inferior”, enquanto a dimensão máxima permitida é o “limite superior”. No entanto, uma peça é considerada inutilizável se exceder estes limites.

desvio

Os desvios são os desvios do tamanho máximo permitido do tamanho básico. Como existem dois tipos de limites permitidos, surgem dois tipos de desvios – desvio inferior e desvio superior. No entanto, é mais fácil calcular esses desvios:

• Desvio inferior = limite inferior – tamanho básico
• Desvio superior = limite superior – tamanho básico

Data

Datum é um termo físico que denota uma linha ou plano imaginário escolhido arbitrariamente como ponto de referência para ferramentas de medição. Também é comum em diversas áreas de dimensionamento geométrico e tolerâncias.

Que fatores influenciam as tolerâncias de usinagem?

As tolerâncias de usinagem são obrigatórias na definição das dimensões das peças. Um produto é fabricado de acordo com padrões gerais de tolerância, a menos que tolerâncias específicas sejam especificadas pelo cliente. No entanto, vários fatores afetam as tolerâncias na produção.

materiais

Os materiais de usinagem CNC têm propriedades diferentes que podem influenciar as tolerâncias alcançáveis ​​na usinagem CNC. Essas propriedades do material incluem abrasividade, dureza e estabilidade térmica.

• Abrasividade: Materiais extremamente ásperos e grosseiros afetam significativamente as fresadoras CNC e podem levar a um desgaste mais rápido da ferramenta. Alcançar uma precisão dimensional rigorosa com esses materiais costuma ser um desafio porque a precisão da usinagem diminui à medida que as ferramentas de corte mudam.
• dureza: É mais difícil usinar materiais menos densos com alta precisão porque suas dimensões podem mudar ao entrar em contato com as ferramentas de corte. Portanto, é melhor ter paciência ao trabalhar com materiais mais macios.
• Estabilidade térmica: Este é um problema comum com não metais. Esses materiais perdem gradualmente sua forma à medida que o calor aumenta durante o processo de usinagem. Portanto, este fator limita os processos compatíveis para tais materiais.

Processos de edição

A escolha de um método de usinagem pode afetar as tolerâncias das peças usinadas, pois diferentes métodos de usinagem resultam em diferentes características superficiais e rugosidades. Por exemplo, processos de fabricação como torneamento, fresamento e retificação têm diferentes opções e limitações.

Além disso, as máquinas CNC multieixos podem lidar com diferentes tolerâncias básicas e determinam o tipo de peças que podem usinar. No entanto, compreender as capacidades e limitações do processo de usinagem ajuda a obter tolerâncias precisas, especialmente ao usinar projetos complicados ou tolerâncias CNC restritas.

superfícies

Operações de acabamento como pintura, anodização e galvanização são outros processos de usinagem que podem afetar as tolerâncias de usinagem. Esses tratamentos de superfície podem alterar as dimensões das peças usinadas. Portanto, ao escolher o processamento de superfície, é útil garantir que as dimensões da peça usinada não fiquem fora da faixa de tolerância desejada.

Ferramentas de corte CNC

Os tipos de ferramentas de corte CNC que os maquinistas usam na usinagem CNC afetam as tolerâncias de usinagem. Ferramentas de corte de alta qualidade com geometria, revestimento e nitidez corretos influenciam a precisão das peças usinadas. Além disso, o material a ser usinado e as tolerâncias desejadas determinam o design e o material da ferramenta.

orçamento

Em geral, o orçamento disponível determina a escolha das ferramentas e materiais de usinagem. Tolerâncias mais restritas exigem mais tempo e mão de obra requerem máquinas e ferramentas especializadas que geralmente são caras. No entanto, investir em ferramentas de usinagem especializadas pode garantir que a peça usinada esteja dentro da faixa de tolerância exigida e tenha excelente qualidade superficial.

Habilidades de maquinista

As habilidades e experiência do especialista em usinagem são fatores cruciais que afetam as tolerâncias de usinagem. Um operador experiente pode tomar as medidas necessárias, tais como: B. Selecione ferramentas de corte apropriadas, programe a máquina CNC, otimize os parâmetros de usinagem e garanta um processo de usinagem suave para garantir as tolerâncias exigidas.

Considerações e dicas para selecionar tolerâncias de usinagem CNC

Aqui discutimos dicas práticas sobre como abordar adequadamente os processos de fabricação CNC para atingir as tolerâncias exigidas em seu projeto.

Considere o material que você escolhe

A tolerância de usinagem padrão para peças de metal é de +/- 0,005 polegadas, para peças de plástico é de +/- 0,010 polegadas. Além disso, algumas peças podem exigir tolerâncias incrivelmente restritas para se encaixarem perfeitamente.

No entanto, pode ser difícil obter dimensões precisas para alguns materiais, como o cobre e o aço, pois eles se expandem e contraem com as mudanças de temperatura e umidade. Portanto, é aconselhável definir a nova tolerância com base neste fator.

Investigue as aplicações de seus produtos

A aplicação de um produto muitas vezes determina as tolerâncias exigidas que regem a sua produção. Por exemplo, nem todas as peças precisam ser usinadas com tolerâncias restritas. Peças que não se encaixam ou não se conectam a outras requerem menos precisão de fresamento. Tolerâncias restritas são, portanto, usadas apenas quando necessário.

Uso de ferramentas de corte de alto desempenho

Fatores como uso de ferramentas de corte incompatíveis, ferramentas com arestas rombas e deflexões da ferramenta podem causar variações dimensionais nas peças usinadas. Recursos de extremidade longa, como furos profundos e hastes longas, costumam estar sujeitos a deflexões da ferramenta.

Além disso, ferramentas de corte cegas expõem suas peças a complicações indesejadas e comprometem a precisão do fuso. O uso de ferramentas afiadas e refrigerantes para máquinas CNC garante precisão.

Encontre o serviço de usinagem CNC certo

Encontrar o especialista certo em serviços de usinagem CNC pode ajudar a alcançar a tolerância de usinagem ideal. Um especialista em serviços de usinagem CNC com conhecimento suficiente dos vários processos de usinagem, como fresamento CNC, torneamento e furação, garante que suas peças usinadas atendam às tolerâncias. No entanto, você pode economizar tempo e custos especificando tolerâncias ao enviar suas solicitações de fabricação.

Quando você não precisa de tolerâncias rígidas?

Tolerâncias rígidas são especificações críticas para o projeto de seu produto de usinagem CNC. Eles indicam o desvio permitido da dimensão especificada na fabricação do produto. Contudo, em alguns casos, tolerâncias rigorosas não são práticas nem necessárias. Abaixo estão alguns exemplos:

• Ao usinar materiais com alta expansão ou contração térmica (incluindo ligas de alumínio, plásticos como acrílico e polietileno), não são aconselháveis ​​tolerâncias rígidas.
• Se o ajuste entre os componentes destinados à montagem exigir alguma variabilidade, não serão necessárias tolerâncias apertadas. Tolerâncias mais restritas podem facilitar a montagem das peças e reduzir o risco de desalinhamento.
• Para produtos de consumo, tolerâncias de usinagem rígidas podem ser desnecessárias, pois são possíveis pequenas variações no tamanho sem afetar a qualidade e o desempenho gerais.
• Você deve considerar não aplicar tolerâncias rígidas a uma dimensão que não afetará o ajuste e a função de um produto. Portanto, não são necessárias tolerâncias rigorosas para características não críticas que servem para fins decorativos.
• Como tolerâncias mais restritas resultam em custos de usinagem mais elevados, o uso de tolerâncias restritas não é aconselhável quando o custo é um fator principal e tolerâncias restritas não afetam a funcionalidade.

Quais indústrias exigem tolerâncias CNC precisas?

As tolerâncias de usinagem CNC de precisão se aplicam a indústrias onde tolerâncias rígidas são necessárias para atender a padrões rígidos de design e funcionais. Algumas dessas indústrias são:

• Seção médica
• Aeroespacial
• Indústria automobilística
• Defesa e militar
• eletrônicos
• relógios e jóias
• óleo e gás

WayKen atende aos rígidos requisitos de tolerância CNC para seus projetos

Também fornecemos serviços abrangentes de usinagem de precisão, incluindo usinagem de 5 eixos e usinagem fresamento-torneamento, bem como vários tratamentos de superfície para peças usinadas CNC. Como sua oficina CNC de confiança, nosso processo de produção inclui inspeções de qualidade, certificações de materiais e inspeções dimensionais completas com relatórios. Entre em contato conosco hoje para iniciar seus projetos!

Concluindo

As tolerâncias CNC são de importância central para os processos de usinagem. Essas tolerâncias esclarecem as especificações da peça e reduzem o tempo de entrega e os custos de usinagem. Além disso, as tolerâncias de usinagem garantem maior consistência e bom desempenho das peças usinadas. No entanto, seria melhor compreender a seleção de materiais, o design das peças e os processos de fabricação para garantir que suas peças CNC atendam às tolerâncias desejadas.

Perguntas frequentes

Que desafios normalmente surgem ao atingir tolerâncias CNC rígidas?

A deflexão da ferramenta, a expansão térmica, o desgaste da ferramenta e as inconsistências de material são problemas típicos de usinagem que afetam as tolerâncias. No entanto, você pode resolver esses problemas por meio de monitoramento e ajustes contínuos.

O que é usinagem CNC com tolerância estreita?

Embora não exista uma faixa específica de tolerâncias rígidas na usinagem CNC, qualquer tolerância na faixa de ±0,005 polegadas é considerada uma tolerância restrita. No entanto, o limite de tolerância restrito pode chegar a 0,0001 polegada, embora isso possa ser muito desafiador.

Por que você precisa de tolerâncias restritas na usinagem CNC?

Tolerâncias rigorosas são essenciais na usinagem de peças complexas para as indústrias médica, aeroespacial e automotiva. Essas indústrias exigem tolerâncias altamente precisas para produzir componentes de um conjunto que devam se encaixar e funcionar perfeitamente.