Tolerância é uma faixa permitida de variações nas dimensões da peça com base em sua forma, ajuste e função. Este termo define quão precisa deve ser a medição de um componente. Define o grau de variação ou desvio permitido da medição base, principalmente no que diz respeito às dimensões das peças usinadas CNC.
Para reduzir esses desvios, tolerâncias padrão são utilizadas na usinagem CNC. A menos que especificado de outra forma pelo projetista, as tolerâncias são de +/- 0,010 polegadas para peças de plástico e de +/- 0,005 polegadas para peças de metal. No entanto, quanto maior a precisão da peça necessária, menor será a tolerância (por exemplo, +/- 0,0004 polegadas).
Uma questão recorrente é se as tolerâncias mais rígidas das peças CNC afetam a produção e o design das peças. A resposta é um sim retumbante! A maior influência no projeto e na produção provavelmente virá de tolerâncias rígidas.
Tolerâncias mais rigorosas levam a custos de produção mais elevados
As tolerâncias afetam o tempo de processamento e as ferramentas de usinagem e, portanto, influenciam os custos. E essa é a razão? Tolerâncias mais restritas geralmente levam a mais refugos, ao uso de ferramentas de medição especiais e acessórios adicionais. Esforçar-se por tolerâncias mais rigorosas também pode diminuir as velocidades de usinagem, aumentando assim os tempos do ciclo de produção.
Dependendo do nível de tolerância exigido e da geometria da peça, buscar tolerâncias mais restritas pode dobrar o custo de projeto e produção em comparação com a obtenção de níveis de tolerância padrão.
Três razões pelas quais tolerâncias mais rigorosas aumentam os custos
Existem três razões principais pelas quais tolerâncias mais rígidas na fabricação de peças podem aumentar os custos de produção. Isso inclui:
1. Uso de ferramentas especializadas e caras
Se forem necessárias ferramentas especiais para atingir a tolerância e precisão exigidas, a aquisição dessas ferramentas aumentaria os custos de produção.
2. Realização de testes caros
A inspeção completa é necessária para peças CNC com tolerâncias restritas. Independentemente de a inspeção ser realizada por humanos ou controlada automaticamente, são necessários mais tempo e esforço. Às vezes, devido a tolerâncias restritas, todos os componentes devem ser inspecionados e qualquer peça que não atenda às especificações deve ser descartada, mesmo que de outra forma pudesse ser utilizada. Consequentemente, esta elevada taxa de triagem e rejeição também afeta o preço das peças e aumenta-o.
3. Processos adicionais
Tolerâncias mais restritas de peças CNC geralmente exigem mais processos, equipamentos e ferramentas, o que aumenta os custos de produção. Por exemplo, quando se trata do acabamento superficial necessário para o metal, processos secundários como retificação, brunimento e acabamento são caros e só devem ser realizados quando necessário.
Tolerâncias mais restritas exigem uma mudança no processo de fabricação
A escolha de tolerâncias mais rigorosas do que os padrões da indústria pode alterar o processo de fabricação ideal para suas peças CNC. A razão para isto é que a escolha do processo de produção pode influenciar tolerâncias mais rigorosas.
Por exemplo, um furo com um conjunto de tolerâncias pode ser usinado com uma fresadora vertical e um conjunto diferente de tolerâncias ao perfurar o mesmo furo com um torno, aumentando os prazos de entrega. Além disso, as tolerâncias básicas podem ser diferentes para máquinas CNC com diferentes números de eixos.
Além disso, o tipo de peças que uma máquina CNC pode manipular depende de sua tolerância. Em certas circunstâncias, é necessária mais usinagem antes que a peça possa atingir tolerâncias restritas. Se você deseja recursos de acabamento pequenos ou extremamente finos em seus produtos, pode ser necessário submetê-los a diversas operações de processamento diferentes. Diferentes processos de usinagem também levam a diferentes rugosidades ou qualidades superficiais. Pode ser necessário retificar ou lapidar para atender padrões de tolerância ainda mais rígidos.
O limite de tolerância depende do material
A complexidade de produzir um produto com uma determinada tolerância pode variar muito dependendo do material. Como o material dobra à medida que é cortado, geralmente é difícil manter uma tolerância definida para materiais mais macios, como termofixos e termoplásticos.
O nível de tolerância alcançado com um determinado material pode depender das suas propriedades. Essas propriedades incluem:
Estabilidade térmica: Não metais, como plásticos, normalmente apresentam problemas de estabilidade térmica. Esses materiais se deformam durante a usinagem CNC à medida que o calor aumenta, comprometendo a tolerância da peça.
Abrasividade: Alguns materiais de usinagem CNC com alto teor de carbono, como aço carbono e titânio, dificultam o alcance de certas tolerâncias, mantendo a precisão devido à sua natureza abrasiva. Essa dificuldade se deve principalmente ao número de trocas de ferramentas necessárias.
dureza: Em comparação com materiais mais macios, materiais mais duros como alumínio, aço inoxidável, latão e cobre podem ser usinados com mais facilidade e precisão. A razão para isso é que a máquina-ferramenta pode alterar as dimensões com mais facilidade quando em contato com materiais mais macios. Portanto, fresar materiais mais delicados requer paciência.
Complexidade e design em peças
O projeto da peça CNC é o elemento mais importante na manutenção de tolerâncias rígidas. Os ajustes durante a fase de projeto não apenas garantem tolerâncias consistentemente rigorosas, mas também melhoram a qualidade, aumentam a satisfação do cliente e reduzem custos.
O controle da tolerância pode ser influenciado pela geometria da peça, dimensões gerais e especificações de espessura da parede. As diferentes taxas de contração que paredes espessas podem apresentar dentro de suas seções espessas tornam difícil manter tolerâncias precisas devido às diferentes contrações dentro de diferentes seções.
Tolerâncias mais rigorosas – testando peças de impacto
É difícil e demora mais verificar tolerâncias mais rigorosas. Isso ocorre porque são necessários melhores equipamentos de medição e técnicas de teste. Isso também aumenta os custos de produção de peças.
Por exemplo, vibrações durante o fresamento podem causar marcas de trepidação. Embora essas marcas possam ser inspecionadas visualmente, a obtenção de dados precisos, como profundidade e comprimento da marca, requer ferramentas de inspeção sofisticadas. Essas marcas podem atrapalhar e causar ruído e vibração na montagem (principalmente com tolerâncias mais restritas).
Escolha apenas se necessário
Muitas pessoas tendem a ser muito precisas ao escolher uma tolerância. Escolher uma tolerância de 0,001 mm em vez de 0,01 mm pode resultar em um aumento de duas a três vezes no preço. Tolerâncias mais restritas exigem fabricação mais cuidadosa e testes adicionais para garantir a precisão de todas as peças.
Em algumas situações, são necessárias tolerâncias mais rigorosas. No entanto, as tolerâncias das peças devem depender principalmente de como elas funcionam juntas, para que são utilizadas, como são fabricadas e quão sensíveis são as características à variação.
