Las tolerancias del mecanizado CNC son parámetros importantes en la fabricación de productos, independientemente del uso previsto. Hoy en día, la mayoría de los productos industriales y de consumo requieren coherencia para cumplir con los estándares de fabricación.
Por lo tanto, los fabricantes de productos confían en las máquinas CNC en sus proyectos de fabricación para lograr una alta precisión. Sin embargo, es importante comprender el concepto de tolerancias de mecanizado, sus tipos, estándares y sus métodos de medición, ya que las dimensiones de las piezas mecanizadas CNC varían de los valores teóricos debido al tipo de material, procesos de mecanizado y diseño.
Este artículo explica las tolerancias de mecanizado CNC, su significado y la tabla general de tolerancias de mecanizado. Continúe leyendo para obtener más información sobre los estándares de tolerancia del mecanizado CNC y varios factores que afectan las tolerancias del CNC.
¿Qué son las tolerancias de mecanizado CNC?
Las tolerancias de mecanizado CNC se refieren a la variación permitida en las dimensiones o el valor nominal de una pieza. Las tolerancias de mecanizado representan el nivel de precisión requerido en la fabricación de un producto. Los fabricantes de productos examinan la forma, el ajuste y la función de una pieza para determinar sus criterios de tolerancia.
Las tolerancias de mecanizado suelen ir precedidas del símbolo “±”. Por ejemplo, si una pieza de 3,0 pulgadas requiere un rango de tolerancia de ±0,0010 pulgadas, la pieza terminada debe tener una altura entre 2,999 pulgadas y 3,001 pulgadas para pasar las inspecciones de calidad.
Tolerancias más pequeñas significan una tolerancia más estricta, lo que significa que la pieza requiere más precisión. Por otro lado, una tolerancia mayor significa que la pieza requiere menos precisión. El mecanizado de tolerancia estrecha o cero implica costos más altos porque requiere más ajustes, tiempos de ciclo de mecanizado más largos y herramientas especializadas.
¿Por qué son importantes las tolerancias de mecanizado?
Todas las piezas y componentes mecanizados por CNC tienen algún grado de variación inherente. Sin embargo, las tolerancias ayudan a controlar estas variaciones, asegurando la consistencia y el rendimiento óptimo de las piezas mecanizadas.
Mejorar el ajuste y la función de la pieza
Las tolerancias CNC son esenciales para garantizar que una pieza de un conjunto interactúe perfectamente con otra. Definir claramente sus tolerancias ayuda a garantizar que las piezas CNC sean compatibles con otros componentes. Asimismo, algunas características de una pieza garantizan que funcionará bien en la aplicación prevista. Por tanto, cualquier desviación de los límites permitidos los convierte en defectuosos e inutilizables.
Considere un margen de error
Todo proceso de fabricación tiene un cierto grado de variación. Sin embargo, las tolerancias de mecanizado tienen en cuenta esta variación, determinando los límites dentro de los cuales una pieza puede funcionar. Cuando las tolerancias se establecen desde el principio, hay menos posibilidades de que una pieza falle o necesite ser reproducida.
Controlar los costos de procesamiento
En general, tolerancias más estrictas aumentan el costo del mecanizado CNC. Las piezas mecanizadas con tolerancias más estrictas requieren procesamiento adicional, como rectificado y mecanizado de precisión. Sin embargo, puede terminar un producto con tolerancias más estrictas utilizando procesos de mecanizado básicos.
Al definir tolerancias, se pueden evitar aumentos de costos innecesarios al procesar piezas con tolerancias más estrictas. Al mismo tiempo, establecer tolerancias en piezas con tolerancias más estrictas puede evitar costos de precisión extremos.
Asegurar la apariencia final del producto.
Las tolerancias de alta precisión mejoran la apariencia final de las piezas mecanizadas. Por ejemplo, si dos piezas encajan perfectamente sin espacios visibles, se deben establecer tolerancias estrictas para ambas piezas desde el principio para garantizar un ajuste perfecto.
Tipos de tolerancias utilizadas en proyectos de mecanizado CNC
Debido a los diferentes métodos de mecanizado y geometrías de piezas, los fabricantes de diferentes industrias suelen utilizar diferentes tolerancias para el mecanizado CNC de piezas. Discutimos las tolerancias típicas de CNC.
Tolerancias estándar
Las tolerancias CNC estándar son las tolerancias típicas que los maquinistas aplican a los productos fabricados comúnmente. La mayoría de los maquinistas utilizan tolerancias de fresado CNC de aproximadamente +/- 0,1 mm, a menos que los clientes especifiquen valores de tolerancia preferidos. Varias organizaciones internacionales como la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME), el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) y la Organización de Normalización (ISO) definen el alcance de estas normas.
Limitar tolerancias
Una tolerancia límite se especifica como un rango de valores dentro de los cuales la pieza mecanizada es aceptable, siempre que sus dimensiones estén dentro del rango deseado. Por ejemplo, 15 – 15,5 mm es una tolerancia límite para el mecanizado CNC, lo que significa que las dimensiones de la pieza CNC deben estar entre los límites inferior y superior (15,5 mm como límite superior y 15 mm como límite inferior).
Tolerancias unilaterales
Las tolerancias unilaterales permiten desviaciones en una dirección, ya sean positivas o negativas. Por ejemplo, una tolerancia de +0,00/-0,03 mm significa que la pieza mecanizada puede ser aproximadamente 0,03 mm más pequeña, pero no más grande, que la dimensión especificada.
Los diseñadores de productos suelen utilizar estas tolerancias en diseños en los que un componente debe encajar perfectamente en otro. Además, una pieza no cumplirá su propósito si es demasiado grande o demasiado pequeña. Por lo tanto, asegúrese de que la pieza terminada no exceda las dimensiones deseadas.
Tolerancias bilaterales
La desviación de la dimensión definida puede ser positiva o negativa cuando se utilizan tolerancias bilaterales, permitiendo un ligero aumento o disminución en el tamaño de la pieza. Por ejemplo, una tolerancia de +/- 0,05 mm significa que la pieza puede ser 0,05 mm más larga o más corta que la dimensión especificada. Estas especificaciones se aplican generalmente a las dimensiones externas.
Dimensionamiento geométrico y tolerancia (GD&T)
GD&T es un sistema versátil para detallar y comunicar tolerancias de mecanizado estándar. Es más complejo que los sistemas de tolerancia típicos. Utiliza estructuras de control de características para especificar formas específicas y tolerancias dimensionales de piezas.
El dimensionamiento geométrico y las tolerancias garantizan que las dimensiones finales de una pieza permanezcan dentro de los límites especificados. También se especifican las propiedades geométricas de la pieza, incluida la planitud, la concentricidad y la posición verdadera. En particular, los símbolos GD&T garantizan la precisión dimensional de las características de las piezas en algunas piezas con mayores requisitos de procesamiento.
Estándares generales de tolerancia para el mecanizado CNC
El mecanizado CNC implica varios procesos con diferentes tolerancias debido a los diferentes tipos de herramientas de corte. A continuación se muestran las tolerancias estándar para procesos CNC típicos:
| Demanda judicial | Estándares de tolerancia |
| Fresado (3 ejes) | ±0,13 mm o 0,005 pulgadas |
| Fresado (5 ejes) | ±0,13 mm o 0,005 pulgadas |
| torno | ±0,13 mm o 0,005 pulgadas |
| enrutadores | ±0,13 mm o 0,005 pulgadas |
| Fresas (herramientas para cortar juntas) | ±0,762 mm o 0,030 pulgadas |
| grabación | ±0,13 mm o 0,005 pulgadas |
| Mecanizado de tornillos | ±0,13 mm o 0,005 pulgadas |
| Perforación de fleje de acero | ±0,381 mm o 0,015 pulgadas |
| Tolerancias de corte de rieles | ±0,762 mm o 0,030 pulgadas |
| Acabado de la superficie | 125RA |
Sin embargo, si compara estos valores con tecnologías de mecanizado alternativas, encontrará que estos métodos de mecanizado CNC tienen tolerancias más estrictas.
Diferentes términos para medir tolerancias CNC
Hay varios términos asociados con las tolerancias CNC. Comprenderlos le dará una mejor idea de cómo se miden las tolerancias en el mecanizado. A continuación se muestran términos típicos que debe conocer.
Tamaño básico
El tamaño básico de una pieza es el tamaño especificado en el dibujo técnico. Los ingenieros de producto saben que las técnicas de fabricación a menudo requieren un cierto nivel de tolerancia. Por ello, los diseñadores de productos utilizan el tamaño básico y prestan atención a posibles desviaciones durante el procesamiento.
Tamaño actual
El tamaño real de una pieza se refiere a sus dimensiones una vez finalizado el proceso de mecanizado. Por tanto, el tamaño real representa la realización práctica del producto final, mientras que el tamaño básico representa sus valores teóricos.
Sin embargo, los fabricantes de productos están trabajando para llevar estos dos valores al mismo rango, aunque es casi imposible hacer coincidir el tamaño real con el tamaño base.
Límites
Los límites son las dimensiones mínimas y máximas permitidas de una pieza. La dimensión mínima permitida es el “límite inferior”, mientras que la dimensión máxima permitida es el “límite superior”. Sin embargo, una pieza se considera inutilizable si excede estos límites.
Desvío
Las desviaciones son las desviaciones del tamaño máximo permitido del tamaño básico. Como existen dos tipos de límites permitidos, surgen dos tipos de desviaciones: desviación inferior y desviación superior. Sin embargo, es más fácil calcular estas desviaciones:
- Desviación inferior = límite inferior – tamaño básico
- Desviación superior = límite superior – tamaño básico
Fecha
Datum es un término físico que denota una línea o plano imaginario elegido arbitrariamente como punto de referencia para herramientas de medición. También es común en muchas áreas del dimensionamiento y tolerancias geométricas.
¿Qué factores influyen en las tolerancias de mecanizado?
Las tolerancias de mecanizado son obligatorias al definir las dimensiones de la pieza. Un producto se fabrica según estándares de tolerancia generales a menos que el cliente especifique tolerancias específicas. Sin embargo, varios factores afectan las tolerancias en la producción.
materiales
Los materiales de mecanizado CNC tienen diferentes propiedades que pueden influir en las tolerancias alcanzables en el mecanizado CNC. Estas propiedades del material incluyen abrasividad, dureza y estabilidad térmica.
- Abrasividad : Los materiales extremadamente ásperos y gruesos afectan significativamente a las fresadoras CNC y pueden provocar un desgaste más rápido de las herramientas. Lograr una precisión dimensional estricta con estos materiales suele ser un desafío porque la precisión del mecanizado disminuye a medida que cambian las herramientas de corte.
- Dureza : Es más difícil mecanizar materiales menos densos con alta precisión porque sus dimensiones pueden cambiar al entrar en contacto con las herramientas de corte. Por tanto, es mejor tener paciencia al trabajar con materiales más blandos.
- Estabilidad térmica : este es un problema común con los no metales. Estos materiales pierden gradualmente su forma a medida que aumenta el calor durante el proceso de mecanizado. Por lo tanto, este factor limita los procesos compatibles para tales materiales.
Procesos de edición
La elección de un método de mecanizado puede afectar las tolerancias de las piezas mecanizadas, ya que diferentes métodos de mecanizado dan como resultado diferentes características de superficie y rugosidad. Por ejemplo, los procesos de fabricación como el torneado, el fresado y el rectificado tienen diferentes opciones y limitaciones.
Además, las máquinas CNC de varios ejes pueden manejar diferentes tolerancias básicas y determinar el tipo de piezas que pueden mecanizar. Sin embargo, comprender las capacidades y limitaciones del proceso de mecanizado le ayuda a lograr tolerancias precisas, especialmente al mecanizar diseños complicados o tolerancias CNC estrictas.
superficies
Las operaciones de acabado como pintura, anodizado y galvanizado son otros procesos de mecanizado que pueden afectar las tolerancias de mecanizado. Estos tratamientos superficiales pueden cambiar las dimensiones de las piezas mecanizadas. Por lo tanto, al elegir el procesamiento de superficies, es útil asegurarse de que las dimensiones de la pieza mecanizada no queden fuera del rango de tolerancia deseado.
herramientas de corte cnc
Los tipos de herramientas de corte CNC que utilizan los maquinistas en el mecanizado CNC afectan las tolerancias de mecanizado. Las herramientas de corte de alta calidad con la geometría, el recubrimiento y el afilado correctos influyen en la precisión de las piezas mecanizadas. Además, el material a mecanizar y las tolerancias deseadas determinan el diseño y el material de la herramienta.
presupuesto
En general, el presupuesto disponible determina la elección de herramientas y materiales de mecanizado. Tolerancias más estrictas requieren más tiempo y mano de obra requieren máquinas y herramientas especializadas que a menudo son costosas. Sin embargo, invertir en herramientas de mecanizado especializadas puede garantizar que la pieza mecanizada esté dentro del rango de tolerancia requerido y tenga una excelente calidad superficial.
Habilidades maquinistas
Las habilidades y experiencia del especialista en mecanizado son factores cruciales que afectan las tolerancias de mecanizado. Un operador experimentado puede tomar las medidas necesarias, tales como: B. Seleccionar las herramientas de corte adecuadas, programar la máquina CNC, optimizar los parámetros de mecanizado y garantizar un proceso de mecanizado fluido para garantizar las tolerancias requeridas.
Consideraciones y consejos para seleccionar tolerancias de mecanizado CNC
Aquí analizamos consejos prácticos sobre cómo abordar adecuadamente los procesos de fabricación CNC para lograr las tolerancias requeridas en su proyecto.
Considera el material que eliges
La tolerancia de mecanizado estándar para piezas metálicas es de +/- 0,005 pulgadas, para piezas de plástico es de +/- 0,010 pulgadas. Además, algunas piezas pueden requerir tolerancias increíblemente ajustadas para encajar perfectamente.
Sin embargo, puede resultar difícil obtener dimensiones precisas para algunos materiales, como el cobre y el acero, ya que se expanden y contraen con los cambios de temperatura y humedad. Por tanto, es recomendable fijar la nueva tolerancia en función de este factor.
Investiga las aplicaciones de tus productos
La aplicación de un producto a menudo determina las tolerancias requeridas que rigen su producción. Por ejemplo, no todas las piezas necesitan mecanizarse con tolerancias estrictas. Las piezas que no encajan o no se conectan con otras requieren menos precisión de fresado. Por lo tanto, sólo se utilizan tolerancias estrictas cuando es necesario.
Uso de herramientas de corte de alto rendimiento.
Factores como el uso de herramientas de corte incompatibles, herramientas con bordes romos y deflexiones de la herramienta pueden provocar variaciones dimensionales en las piezas mecanizadas. Las características de extremos largos, como agujeros profundos y mangos largos, a menudo están sujetas a deflexiones de la herramienta.
Además, las herramientas de corte desafiladas exponen sus piezas a complicaciones no deseadas y comprometen la precisión del husillo. El uso de herramientas afiladas y refrigerantes para máquinas CNC garantiza la precisión.
Encuentre el servicio de mecanizado CNC adecuado
Encontrar el experto adecuado en servicios de mecanizado CNC puede ayudarle a lograr la tolerancia de mecanizado ideal. Un experto en servicios de mecanizado CNC con conocimiento suficiente de diversos procesos de mecanizado, como fresado, torneado y taladrado CNC, garantiza que sus piezas mecanizadas cumplan con las tolerancias. Sin embargo, puede ahorrar tiempo y costos especificando tolerancias al enviar sus solicitudes de fabricación.
¿Cuándo no se necesitan tolerancias estrictas?
Las tolerancias estrictas son especificaciones críticas para el diseño de su producto de mecanizado CNC. Indican la desviación permitida de la dimensión especificada al fabricar el producto. Sin embargo, en algunos casos, las tolerancias estrictas no son prácticas ni necesarias. A continuación se muestran algunos ejemplos:
- Al mecanizar materiales con alta expansión o contracción térmica (incluidas aleaciones de aluminio y plásticos como acrílico y polietileno), no se recomiendan tolerancias estrictas.
- Si el ajuste entre los componentes destinados al ensamblaje requiere cierta variabilidad, no son necesarias tolerancias estrictas. Tolerancias más estrictas pueden facilitar el montaje de piezas y reducir el riesgo de desalineación.
- Para productos de consumo, las tolerancias estrictas de mecanizado pueden ser innecesarias, ya que son posibles pequeñas variaciones de tamaño sin afectar la calidad y el rendimiento generales.
- Debería considerar no aplicar tolerancias estrictas a una dimensión que no afecte el ajuste y la función de un producto. Por lo tanto, no se requieren tolerancias estrictas para elementos no críticos que sirven para fines decorativos.
- Debido a que tolerancias más estrictas resultan en costos de mecanizado más altos, no se recomienda el uso de tolerancias estrictas cuando el costo es un factor principal y las tolerancias estrictas no afectan la funcionalidad.
¿Qué industrias requieren tolerancias CNC precisas?
Las tolerancias de mecanizado CNC de precisión se aplican a industrias donde se requieren tolerancias estrictas para cumplir con estrictos estándares funcionales y de diseño. Algunas de estas industrias son:
- sección médica
- Aeroespacial
- Industria automobilística
- Defensa y militar
- electrónica
- relojes y joyas
- petróleo y gas
WayKen cumple con estrictos requisitos de tolerancia CNC para sus proyectos
También brindamos servicios integrales de mecanizado de precisión, incluido el mecanizado de 5 ejes y el mecanizado por fresado-torneado, así como diversos tratamientos de superficie para piezas mecanizadas por CNC. Como su taller CNC de confianza, nuestro proceso de producción incluye inspecciones de calidad, certificaciones de materiales e inspecciones dimensionales completas con informes. ¡Contáctenos hoy para comenzar con sus proyectos!
Concluyendo
Las tolerancias CNC son de vital importancia para los procesos de mecanizado. Estas tolerancias aclaran las especificaciones de las piezas y reducen el tiempo de entrega y los costos de mecanizado. Además, las tolerancias de mecanizado garantizan una mayor consistencia y un buen rendimiento de las piezas mecanizadas. Sin embargo, sería mejor comprender la selección de materiales, el diseño de piezas y los procesos de fabricación para garantizar que sus piezas CNC cumplan con las tolerancias deseadas.
Preguntas frecuentes
¿Qué desafíos suelen surgir al lograr tolerancias CNC estrictas?
La deflexión de la herramienta, la expansión térmica, el desgaste de la herramienta y las inconsistencias de los materiales son problemas típicos de mecanizado que afectan las tolerancias. Sin embargo, puede resolver estos problemas mediante monitoreo y ajustes continuos.
¿Qué es el mecanizado CNC de tolerancia estrecha?
Aunque no existe un rango específico de tolerancias estrictas en el mecanizado CNC, cualquier tolerancia en el rango de ±0,005 pulgadas se considera una tolerancia estricta. Sin embargo, el límite de tolerancia estricto puede ser tan bajo como 0,0001 pulgadas, aunque esto puede resultar muy complicado.
¿Por qué se necesitan tolerancias estrictas en el mecanizado CNC?
Las tolerancias estrictas son esenciales al mecanizar piezas complejas para las industrias médica, aeroespacial y automotriz. Estas industrias requieren tolerancias muy precisas para producir componentes de un conjunto que deben encajar y funcionar perfectamente.
