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Connaissance de la tolérance pour l'usinage CNC
La tolérance est une plage acceptable d'écarts par rapport aux valeurs attendues pour les dimensions déterminées par le concepteur en fonction de la forme, de l'ajustement et de la fonction de la pièce. Usinage CNC est très précis, mais pas parfait, il est impossible que deux pièces fabriquées selon le même procédé de fabrication produisent la même pièce avec les mêmes dimensions exactes même sur la même machine CNC. Sauf indication contraire du concepteur, les tolérances standard généralement utilisées pour l'usinage CNC sont de +/- 005″ pour les pièces métalliques et de +/- 010″ pour les pièces en plastique. Si des tolérances plus serrées pour l'usinage CNC sont requises (par exemple +/- 002”), les informations plus précises des dimensions critiques doivent être marquées sur les dessins.
Les types de tolérance pour l'usinage CNC
Termes de tolérance liés à l'usinage CNC : tolérances de machine CNC et tolérances de conception d'usinage CNC. La tolérance de la machine CNC est la précision dimensionnelle qu'une machine-outil peut atteindre lors de l'usinage de pièces. Machine CNC très précise, et certaines machines sont capables d'usiner des pièces avec une précision de ± 0.0025 mm, soit environ le quart de la taille d'un cheveu humain. Cependant, les tolérances varient entre les machines CNC et sont généralement définies par le fabricant.
La tolérance de conception pour l'usinage CNC fait référence à la plage acceptable de variation dimensionnelle de la pièce lors de la conception et de l'usinage. Déterminé par le concepteur en fonction de la fonction, de l'ajustement et de la forme de la pièce, dans la plage des changements dimensionnels, la fonction complète de la pièce peut toujours être obtenue. Les pièces conçues pour des tolérances sont importantes pour s'adapter à d'autres composants, tels que les étuis de téléphones portables, qui nécessitent des tolérances plus élevées que les étuis de climatisation. La tolérance est généralement écrite à côté du nombre dimensionnel auquel elle s'applique, et est marquée par "±" (tolérance bilatérale).
Les types de tolérance de conception d'usinage CNC comprenaient des tolérances limites, des tolérances unilatérales, des tolérances bilatérales et un système de tolérance appelé dimensions et tolérances géométriques (GD&T).
Limitez les tolérances d'usinage CNC. Les tolérances limites sont les limites supérieure et inférieure de la plage acceptable des dimensions spécifiées. La limite supérieure fait référence à la plus grande taille acceptable, tandis que la limite inférieure fait référence à la plus petite taille acceptable. Toute valeur intermédiaire est acceptable. Par exemple, tolérance limite 0.55 – 0.65 mm, 0.55 mm est la limite supérieure et 0.65 est la limite inférieure.
Tolérances unilatérales. La tolérance unilatérale fait référence à la plage acceptable qui permet la variation dimensionnelle d'une pièce dans une direction. La direction peut être positive ou négative (augmenter ou diminuer par rapport à la valeur spécifiée). Par exemple, la tolérance unilatérale est de 1.5 mm +.000/-.005, cela signifie que les dimensions peuvent s'écarter jusqu'à 1.505 mm, mais pas moins de 1.5 mm de la valeur spécifiée d'origine.
Tolérances bilatérales. Les tolérances bilatérales pour Usinage CNC signifie la plage de déviation supérieure et inférieure par rapport à la taille standard. Contrairement à la tolérance unilatérale, la déviation de la tolérance bilatérale se produit à la fois dans le sens positif et dans le sens négatif.
Dimensions géométriques et tolérances (GD&T). GD&T est un système plus avancé et plus difficile que le dimensionnement et les tolérances standard (SD&T), qui fournit non seulement les dimensions et les tolérances des pièces, mais également les caractéristiques géométriques spécifiées. GD&T couvre en outre les caractéristiques géométriques telles que la planéité, la position réelle et la concentricité.
Considérations relatives au choix de la tolérance
L'une des clés pour définir une tolérance raisonnable pour l'usinage CNC consiste à déterminer quand la fonction et les performances d'une pièce seront affectées par la taille ou les changements dimensionnels. Pour certains types de pièces, tels que les composants critiques des ventilateurs, des tolérances strictes sont requises et tout faux pas dans la géométrie peut avoir de graves conséquences. D'autres types de pièces peuvent ne pas nécessiter une grande précision, et il n'y a pas de mal à un écart d'usinage légèrement plus grand. Voici quelques points à prendre en compte lors du choix des tolérances :
Lorsque des tolérances serrées sont requises. Les tolérances sont généralement définies à des points structurels où les pièces de différence doivent être étroitement connectées (telles que des trous) ou connectées à d'autres composants. Si une pièce doit s'adapter à un ou plusieurs composants, elle doit avoir des tolérances serrées. Vous devez inclure des informations sur la tolérance dans le dessin afin que le fournisseur d'usinage CNC puisse mieux comprendre le fonctionnement de la pièce. Il convient de noter que même si le même outil produit plusieurs copies de la même pièce, la précision peut devenir moins constante en raison de l'usure de la machine CNC. Si vous commandez 1,500 0.001 pièces avec une tolérance de ± XNUMX", votre fournisseur d'usinage CNC devra peut-être modifier l'outillage d'usinage ou ajuster la vitesse d'usinage afin d'obtenir des tolérances constantes.
Le coût des tolérances serrées. Il convient de noter que lorsque les machines CNC sont ralenties pour maintenir une tolérance plus serrée, des temps d'usinage plus longs sont nécessaires, ce qui entraîne une augmentation des coûts. Augmenter la tolérance d'une seule décimale augmenterait le coût de 2 à 3 fois. En étendant la tolérance d'une décimale et la géométrie associée, le coût sera plus de deux fois plus élevé que le maintien d'une tolérance standard.
La tolérance dépend du matériau. Lors de la conception de la tolérance pour l'usinage CNC, vous devez tenir compte du matériau que vous choisissez. Différents matériaux ont des propriétés différentes qui affectent les niveaux de tolérance réalisables. Les matériaux plus tendres ont tendance à changer de taille lors de l'usinage CNC. Les matériaux durs entraîneront une usure plus rapide de l'outil, nécessitant plusieurs changements d'outil. En particulier, les matières plastiques ont une mauvaise stabilité thermique et se déforment facilement au contact des outils. Les matières plastiques comme le nylon peuvent ne pas être en mesure de maintenir les mêmes tolérances serrées que l'aluminium.
Choix du mode de fabrication. Chaque machine CNC a des tolérances différentes, et certaines peuvent atteindre leurs tolérances convoitées. Dans certains cas, vous devrez peut-être effectuer des opérations supplémentaires sur la pièce pour obtenir les tolérances fines dont vous avez besoin. Tels que des accessoires supplémentaires, des outils de mesure spéciaux. Par exemple, afin d'obtenir une tolérance plus serrée des trous, les trous usinés par une fraiseuse verticale doivent encore être percés sur un tour. Et des exigences de tolérance plus strictes peuvent nécessiter un meulage ou un rodage.
Inspection. Vous aurez besoin de beaucoup de temps pour inspecter des pièces avec des tolérances très serrées. Vous devrez peut-être également utiliser des outils et des équipements spécialisés pour vérifier les tolérances des pièces. Tels que CMM (machine de mesure de coordonnées) et autres équipements de mesure de précision.
Comment obtenir une bonne tolérance pour l'usinage CNC
Pour les concepteurs de produits ou de pièces, envoyez des modèles CAO 3D et des dessins 2D des tolérances GD&T à votre fournisseur d'usinage CNC et marquez clairement les tolérances pour la dimension critique, afin qu'ils comprennent parfaitement la fonction de la pièce. Ceci est très important pour savoir comment atteindre les bonnes tolérances en raison du temps et du coût impliqués dans l'usinage.
Considérez le but de la pièce. Toutes les pièces n'ont pas besoin d'être conçues avec des tolérances serrées. Par exemple, la fabrication d'une pièce qui n'a pas besoin d'être ajustée à d'autres pièces nécessite souvent une précision de fraisage CNC inférieure. Considérant que le coût sera très élevé pour atteindre la tolérance plus stricte, et si vous n'avez pas besoin d'une telle tolérance plus stricte, vous pouvez envisager d'assouplir les exigences de tolérance, alors le coût ne sera pas si élevé.
Gardez à l'esprit les propriétés du matériau. Pour les matériaux tendres ou très durs, essayez de maintenir des tolérances lâches.
Trouvez un fournisseur d'usinage CNC de confiance. Une façon d'atteindre les tolérances est de trouver un fournisseur d'usinage CNC de confiance. Les fournisseurs d'usinage CNC atteignent des tolérances optimales grâce à des processus supplémentaires de coupe de fil, d'EDM, de meulage, d'alésage, de meulage et d'autres processus supplémentaires. Les services de traitement CNC comprennent également l'inspection de la qualité, la certification des matériaux et les rapports d'inspection grandeur nature. S'appuyer sur des outils de métrologie et de mesure de pointe est essentiel pour garantir que les prototypes ou les pièces finales respectent des spécifications et des tolérances précises.
Conclusion
Vous connaissez maintenant les principales considérations dans le choix des tolérances pour votre prochain projet d'usinage CNC. Suivez simplement ces règles et réfléchissez suffisamment avant de concevoir la tolérance et vous obtiendrez une conception facile à fabriquer et rentable. Quelle que soit la complexité de votre conception, DDPROTOTYPE est le partenaire de fabrication pour répondre à vos besoins, avec des tolérances standard DIN-2768-1-fine pour les métaux usinés CNC et DIN-2768-1-Medium pour les plastiques. Notre usine située à Shenzhen en Chine, nous avons un certain nombre de machines CNC à 3, 4 et 5 axes et proposons différents procédés de traitement de surface tels que le polissage, l'anodisation, la galvanoplastie, l'électrophorèse, le sablage et bien sûr, des rapports d'inspection grandeur nature pour la pièce.