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Toleranzkenntnisse für die CNC-Bearbeitung
Toleranz ist ein akzeptabler Bereich von Abweichungen von erwarteten Werten für Abmessungen, die vom Konstrukteur basierend auf Form, Passform und Funktion des Teils festgelegt wurden. CNC-Bearbeitung sehr präzise, aber nicht perfekt ist, ist es unmöglich, dass zwei Teile, die mit demselben Herstellungsprozess hergestellt wurden, dasselbe Teil mit denselben genauen Abmessungen herstellen, selbst auf derselben CNC-Maschine. Sofern vom Konstrukteur nicht anders angegeben, betragen die allgemein für die CNC-Bearbeitung verwendeten Standardtoleranzen +/- 005″ für Metallteile und +/- 010″ für Kunststoffteile. Wenn engere Toleranzen für die CNC-Bearbeitung erforderlich sind (z. B. +/- 002 Zoll), müssen die genaueren Angaben zu den kritischen Abmessungen auf den Zeichnungen gekennzeichnet werden.
Die Arten von Toleranzen für die CNC-Bearbeitung
Toleranzbegriffe im Zusammenhang mit der CNC-Bearbeitung: CNC-Maschinentoleranzen und Konstruktionstoleranzen der CNC-Bearbeitung. CNC-Maschinentoleranz ist die Maßgenauigkeit, die eine Werkzeugmaschine bei der Bearbeitung von Teilen erreichen kann. CNC-Maschine mit hoher Präzision, und einige Maschinen sind in der Lage, Teile mit einer Genauigkeit von ± 0.0025 mm zu bearbeiten, was etwa einem Viertel der Größe eines menschlichen Haares entspricht. Die Toleranzen variieren jedoch zwischen CNC-Maschinen und werden normalerweise vom Hersteller festgelegt.
Die Konstruktionstoleranz für die CNC-Bearbeitung bezieht sich auf den akzeptablen Bereich der Maßabweichung des Teils während der Konstruktion und Bearbeitung. Je nach Funktion, Passform und Form des Teils vom Konstrukteur bestimmt, kann im Rahmen von Maßänderungen noch die volle Funktion des Teils erreicht werden. Teile, die für Toleranzen ausgelegt sind, sind wichtig, um mit anderen Komponenten zusammenzupassen, wie z. B. Handyhüllen, die höhere Toleranzen erfordern als Gehäuse von Klimaanlagen. Die Toleranz steht in der Regel neben der Maßzahl, für die sie gilt, und ist mit „±“ (beidseitige Toleranz) gekennzeichnet.
Zu den Konstruktionstoleranzen für die CNC-Bearbeitung gehörten Grenztoleranzen, einseitige Toleranzen, zweiseitige Toleranzen und ein Toleranzsystem namens geometrische Abmessungen und Toleranzen (GD&T).
Begrenzen Sie CNC-Bearbeitungstoleranzen. Grenztoleranzen sind die oberen und unteren Grenzen des akzeptablen Bereichs der angegebenen Abmessungen. Die obere Grenze bezieht sich auf die größte akzeptable Größe, während sich die untere Grenze auf die kleinste akzeptable Größe bezieht. Jeder Wert dazwischen ist akzeptabel. Beispielsweise Grenztoleranz 0.55 – 0.65 mm, 0.55 mm ist die Obergrenze und 0.65 die Untergrenze.
Einseitige Toleranzen. Einseitige Toleranz bezieht sich auf den akzeptablen Bereich, der die Maßabweichung eines Teils in einer Richtung zulässt. Die Richtung kann positiv oder negativ sein (Erhöhung oder Verringerung des angegebenen Werts). Beispielsweise beträgt die einseitige Toleranz 1.5 mm +.000/-.005, dies bedeutet, dass die Abmessungen um bis zu 1.505 mm, jedoch nicht weniger als 1.5 mm vom ursprünglichen angegebenen Wert abweichen dürfen.
Bilaterale Toleranzen. Die bilateralen Toleranzen z CNC-Bearbeitung bezeichnet den oberen und unteren Abweichungsbereich im Vergleich zur Standardgröße. Im Gegensatz zur einseitigen Toleranz tritt die Abweichung bei der bilateralen Toleranz sowohl in positiver als auch in negativer Richtung auf.
Geometrische Abmessungen und Toleranzen (GD&T). GD&T ist ein fortschrittlicheres und schwierigeres System als Standard Dimensioning and Tolerances (SD&T), das nicht nur die Abmessungen und Toleranzen von Teilen, sondern auch die angegebenen geometrischen Merkmale bereitstellt. GD&T deckt außerdem geometrische Merkmale wie Ebenheit, wahre Position und Konzentrizität ab.
Überlegungen zur Auswahl der Toleranz
Einer der Schlüssel zum Festlegen angemessener Toleranzen für die CNC-Bearbeitung ist herauszufinden, wann die Funktion und Leistung eines Teils durch Größen- oder Dimensionsänderungen beeinträchtigt werden. Für bestimmte Arten von Teilen, wie z. B. kritische Komponenten in Beatmungsgeräten, sind enge Toleranzen erforderlich, und jeder Geometriefehler kann schwerwiegende Folgen haben. Andere Arten von Teilen erfordern möglicherweise keine hohe Präzision, und eine geringfügig größere Bearbeitungsabweichung schadet nicht. Hier sind einige Punkte, die bei der Auswahl von Toleranzen berücksichtigt werden sollten:
Wenn enge Toleranzen erforderlich sind. Toleranzen werden normalerweise an strukturellen Punkten festgelegt, an denen unterschiedliche Teile eng verbunden (z. B. Löcher) oder mit anderen Komponenten verbunden werden müssen. Wenn ein Teil mit einer oder mehreren Komponenten zusammenpassen muss, muss es enge Toleranzen aufweisen. Sie sollten Toleranzinformationen in die Zeichnung aufnehmen, damit der CNC-Bearbeitungslieferant besser verstehen kann, wie das Teil funktionieren wird. Es sollte beachtet werden, dass selbst wenn dasselbe Werkzeug mehrere Kopien desselben Teils produziert, die Genauigkeit aufgrund von Verschleiß an der CNC-Maschine weniger konsistent sein kann. Wenn Sie 1,500 Teile mit einer Toleranz von ±0.001 Zoll bestellen, muss Ihr CNC-Bearbeitungslieferant möglicherweise die Bearbeitungswerkzeuge ändern oder die Bearbeitungsgeschwindigkeit anpassen, um konsistente Toleranzen zu erreichen.
Die Kosten enger Toleranzen. Es sollte beachtet werden, dass, wenn CNC-Maschinen verlangsamt werden, um engere Toleranzen einzuhalten, längere Bearbeitungszeiten erforderlich sind, was zu höheren Kosten führt. Eine Erhöhung der Toleranz um nur eine Dezimalstelle würde die Kosten um das 2-3-fache erhöhen. Durch die Erweiterung der Toleranz um eine Dezimalstelle und die damit verbundene Geometrie sind die Kosten mehr als doppelt so hoch wie bei der Beibehaltung der Standardtoleranz.
Die Toleranz ist materialabhängig. Beim Entwerfen von Toleranzen für die CNC-Bearbeitung müssen Sie das von Ihnen gewählte Material berücksichtigen. Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Eigenschaften, die sich auf die erreichbaren Toleranzen auswirken. Weichere Materialien neigen dazu, ihre Größe während der CNC-Bearbeitung zu ändern. Harte Materialien führen zu einem schnelleren Verschleiß des Werkzeugs, wodurch ein mehrfaches Wechseln des Werkzeugs erforderlich wird. Insbesondere Kunststoffmaterialien weisen eine schlechte thermische Stabilität auf und verformen sich beim Kontakt mit den Werkzeugen leicht. Kunststoffmaterialien wie Nylon sind möglicherweise nicht in der Lage, die gleichen engen Toleranzen wie Aluminium einzuhalten.
Wahl des Herstellungsverfahrens. Jede CNC-Maschine hat unterschiedliche Toleranzen, und einige können ihre begehrten Toleranzen erreichen. In einigen Fällen müssen Sie möglicherweise zusätzliche Operationen am Teil durchführen, um die erforderlichen feinen Toleranzen zu erreichen. Wie zusätzliche Vorrichtungen, spezielle Messwerkzeuge. Um beispielsweise eine engere Toleranz der Löcher zu erreichen, müssen Löcher, die mit einer vertikalen Fräsmaschine bearbeitet wurden, immer noch auf einer Drehmaschine gebohrt werden. Und engere Toleranzanforderungen können Schleifen oder Läppen erfordern.
Inspektion. Sie benötigen viel Zeit, um Teile mit sehr engen Toleranzen zu prüfen. Möglicherweise müssen Sie auch spezielle Werkzeuge und Geräte verwenden, um die Teiletoleranzen zu überprüfen. Wie CMM (Koordinatenmessgerät) und andere Präzisionsmessgeräte.
So erreichen Sie die richtige Toleranz für die CNC-Bearbeitung
Senden Sie für Produkt- oder Teiledesigner 3D-CAD-Modelle und 2D-Zeichnungen von GD&T-Toleranzen an Ihren CNC-Bearbeitungslieferanten und kennzeichnen Sie die Toleranzen für kritische Abmessungen deutlich, damit sie die Funktion des Teils vollständig verstehen. Dies ist aufgrund des Zeit- und Kostenaufwands für die Bearbeitung sehr wichtig, um die richtigen Toleranzen zu erreichen.
Berücksichtigen Sie den Zweck des Teils. Nicht alle Teile müssen mit engen Toleranzen konstruiert werden. Beispielsweise erfordert die Herstellung des Teils, das nicht mit anderen Teilen zusammenpassen muss, eine geringere CNC-Fräsgenauigkeit. Wenn man bedenkt, dass die Kosten für das Erreichen der engeren Toleranz sehr hoch sind, und wenn Sie eine solche engere Toleranz nicht benötigen, können Sie erwägen, die Toleranzanforderungen zu lockern, dann werden die Kosten nicht so hoch sein.
Beachten Sie die Eigenschaften des Materials. Versuchen Sie bei weichen oder sehr harten Materialien, lockere Toleranzen einzuhalten.
Finden Sie einen vertrauenswürdigen Anbieter für CNC-Bearbeitung. Eine Möglichkeit, Toleranzen zu erreichen, besteht darin, einen vertrauenswürdigen Lieferanten für CNC-Bearbeitung zu finden. CNC-Bearbeitungsanbieter erreichen optimale Toleranzen durch zusätzliches Drahtschneiden, Erodieren, Schleifen, Bohren, Schleifen und andere zusätzliche Prozesse. Zu den CNC-Bearbeitungsdiensten gehören auch Qualitätsprüfung, Materialzertifizierung und vollständige Prüfberichte. Um sicherzustellen, dass Prototypen oder endgültige Teile genaue Spezifikationen und Toleranzen einhalten, ist es unerlässlich, sich auf modernste Mess- und Messwerkzeuge zu verlassen.
Fazit
Jetzt kennen Sie die wichtigsten Überlegungen bei der Auswahl von Toleranzen für Ihr nächstes CNC-Bearbeitungsprojekt. Befolgen Sie einfach diese Regeln und denken Sie ausreichend nach, bevor Sie die Toleranz entwerfen, und Sie erhalten ein Design, das einfach herzustellen und kostengünstig ist. Egal wie komplex Ihr Design ist, DDPROTOTYPE ist der Fertigungspartner, der Ihre Anforderungen erfüllt, mit Standardtoleranzen nach DIN-2768-1-fein für CNC-bearbeitete Metalle und DIN-2768-1-mittel für Kunststoffe. In unserer Fabrik in Shenzhen, China, verfügen wir über eine Reihe von 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Maschinen und bieten verschiedene Oberflächenbehandlungsprozesse wie Polieren, Eloxieren, Galvanisieren, Elektrophorese, Sandstrahlen und natürlich vollständige Prüfberichte für das Teil an.