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Conhecimento de tolerância para usinagem CNC
A tolerância é uma faixa aceitável de desvios em relação aos valores esperados para as dimensões, determinada pelo projetista com base na forma, encaixe e função da peça. A usinagem CNC é muito precisa, mas não perfeita; é impossível que duas peças fabricadas pelo mesmo processo produzam a mesma peça com as mesmas dimensões exatas, mesmo na mesma máquina CNC. A menos que especificado de outra forma pelo projetista, as tolerâncias padrão geralmente usadas para usinagem CNC são de +/- 005″ para peças metálicas e +/- 010″ para peças plásticas. Se forem necessárias tolerâncias mais rigorosas para usinagem CNC (por exemplo, +/- 002”), as informações mais precisas das dimensões críticas devem ser indicadas nos desenhos.
Os tipos de tolerância para usinagem CNC
Termos de tolerância relacionados à usinagem CNC: tolerâncias de máquina CNC e tolerâncias de projeto de usinagem CNC. A tolerância da máquina CNC é a precisão dimensional que uma máquina-ferramenta pode alcançar ao usinar peças. Máquina CNC com alta precisão, e algumas máquinas são capazes de usinar peças com precisão de ± 0.0025mm, cerca de um quarto do tamanho de um fio de cabelo humano. No entanto, as tolerâncias variam entre as máquinas CNC e geralmente são definidas pelo fabricante.
A tolerância de projeto para usinagem CNC refere-se à faixa aceitável de variação dimensional da peça durante o projeto e a usinagem. Determinado pelo projetista de acordo com a função, ajuste e forma da peça, dentro da faixa de mudanças dimensionais, a função completa da peça ainda pode ser alcançada. As peças projetadas para tolerâncias são importantes para encaixar com outros componentes, como capas de celular, que exigem tolerâncias mais altas do que as capas de ar condicionado. A tolerância é geralmente escrita ao lado do número dimensional ao qual se aplica e é marcada por “±” (tolerância bilateral).
Os tipos de tolerância de projeto de usinagem CNC incluíam tolerâncias limite, tolerâncias unilaterais, tolerâncias bilaterais e um sistema de tolerância chamado Dimensões e tolerâncias geométricas (GD&T).
Tolerâncias limite em usinagem CNC. As tolerâncias limite são os limites superior e inferior da faixa aceitável de dimensões especificadas. O limite superior refere-se à maior dimensão aceitável, enquanto o limite inferior refere-se à menor dimensão aceitável. Qualquer valor entre esses dois é aceitável. Por exemplo, tolerância limite 0.55 – 0.65 mm, onde 0.55 mm é o limite superior e 0.65 mm é o limite inferior.
Tolerâncias unilaterais. A tolerância unilateral refere-se à faixa aceitável que permite a variação dimensional de uma peça em uma direção. A direção pode ser positiva ou negativa (aumento ou diminuição em relação ao valor especificado). Por exemplo, uma tolerância unilateral de 1.5 mm +000/-005 significa que as dimensões podem variar em até 1.505 mm, mas não menos que 1.5 mm em relação ao valor especificado original.
Tolerâncias bilaterais. As tolerâncias bilaterais para usinagem CNC referem-se à faixa de desvio superior e inferior em comparação com a dimensão padrão. Ao contrário da tolerância unilateral, o desvio da tolerância bilateral ocorre tanto em direções positivas quanto negativas.
Dimensões e Tolerâncias Geométricas (GD&T) . GD&T é um sistema mais avançado e complexo do que o Dimensionamento e Tolerâncias Padrão (SD&T), que fornece não apenas as dimensões e tolerâncias das peças, mas também as características geométricas especificadas. O GD&T abrange ainda características geométricas como planicidade, posição real e concentricidade.
Considerações para selecionar a tolerância
Uma das chaves para definir uma tolerância razoável para usinagem CNC é descobrir quando a função e o desempenho de uma peça serão afetados pelo tamanho ou alterações dimensionais. Para certos tipos de peças, como componentes críticos em ventiladores, são necessárias tolerâncias rígidas e qualquer passo em falso na geometria pode ter sérias consequências. Outros tipos de peças podem não exigir alta precisão e não há mal algum em desvios de usinagem um pouco maiores. Aqui estão alguns pontos que devem ser considerados ao escolher tolerâncias:
Quando tolerâncias rigorosas são necessárias, elas geralmente são definidas em pontos estruturais onde diferentes peças precisam estar firmemente conectadas (como furos) ou a outros componentes. Se uma peça precisa se encaixar com um ou mais componentes, ela deve ter tolerâncias rigorosas. Você deve incluir informações sobre tolerâncias no desenho para que o fornecedor de usinagem CNC possa entender melhor como a peça funcionará. Deve-se observar que, mesmo que a mesma ferramenta produza várias cópias da mesma peça, a precisão pode se tornar menos consistente devido ao desgaste da máquina CNC. Se você encomendar 1,500 peças com tolerância de ±0.001”, seu fornecedor de usinagem CNC pode precisar trocar as ferramentas de usinagem ou ajustar a velocidade de usinagem para obter tolerâncias consistentes.
O custo de tolerâncias rigorosas. É importante notar que, quando as máquinas CNC têm sua velocidade reduzida para manter tolerâncias mais apertadas, o tempo de usinagem necessário aumenta, resultando em custos mais elevados. Aumentar a tolerância em apenas uma casa decimal já eleva o custo em 2 a 3 vezes. Ao estender a tolerância em uma casa decimal e alterar a geometria associada, o custo será mais que o dobro em comparação com a manutenção da tolerância padrão.
A tolerância depende do material. Ao projetar a tolerância para usinagem CNC, é preciso considerar o material escolhido. Materiais diferentes possuem propriedades distintas que afetam os níveis de tolerância alcançáveis. Materiais mais macios tendem a sofrer alterações dimensionais durante a usinagem CNC. Materiais duros causam desgaste mais rápido da ferramenta, exigindo trocas frequentes. Em particular, materiais plásticos apresentam baixa estabilidade térmica e deformam-se facilmente em contato com as ferramentas. Materiais plásticos como o nylon podem não ser capazes de manter as mesmas tolerâncias rigorosas que o alumínio.
Escolha do método de fabricação. Cada máquina CNC possui tolerâncias diferentes, e algumas conseguem atingir as tolerâncias desejadas. Em alguns casos, pode ser necessário realizar operações adicionais na peça para alcançar as tolerâncias precisas exigidas, como dispositivos de fixação adicionais ou ferramentas de medição especiais. Por exemplo, para obter uma tolerância mais rigorosa nos furos, os furos usinados por uma fresadora vertical ainda precisam ser feitos em um torno. E requisitos de tolerância ainda mais rigorosos podem exigir retificação ou lapidação.
Inspeção. Você precisará de bastante tempo para inspecionar peças com tolerâncias muito rigorosas. Também poderá ser necessário usar ferramentas e equipamentos especializados para verificar as tolerâncias das peças, como máquinas de medição por coordenadas (MMC) e outros equipamentos de medição de precisão.
Como alcançar a tolerância adequada para usinagem CNC
Para projetistas de produtos ou peças, envie modelos CAD 3D e desenhos 2D de tolerâncias GD&T para seu fornecedor de usinagem CNC e marque claramente as tolerâncias para dimensões críticas, para que eles entendam completamente a função da peça. Isso é muito importante para alcançar as tolerâncias corretas devido ao tempo e custo envolvidos na usinagem.
Considere a finalidade da peça . Nem todas as peças precisam ser projetadas com tolerâncias rigorosas. Por exemplo, a fabricação de uma peça que não precisa se encaixar com outras peças geralmente requer menor precisão de fresagem CNC. Nesse caso, o custo para atingir tolerâncias mais rigorosas seria extremamente alto. Se você não precisa de tolerâncias tão rigorosas, pode considerar flexibilizar os requisitos de tolerância, o que reduzirá significativamente o custo.
Leve em consideração as propriedades do material. Para materiais macios ou muito duros, tente manter tolerâncias amplas.
Encontre um fornecedor de usinagem CNC confiável. Uma maneira de atingir as tolerâncias desejadas é encontrar um fornecedor de usinagem CNC confiável. Os fornecedores de usinagem CNC alcançam tolerâncias ideais por meio de processos adicionais como corte a fio, eletroerosão (EDM), retificação, mandrilamento, retificação e outros. Os serviços de usinagem CNC também incluem inspeção de qualidade, certificação de materiais e relatórios de inspeção completos. Utilizar ferramentas de metrologia e medição de ponta é essencial para garantir que os protótipos ou as peças finais atendam às especificações e tolerâncias exatas.
Conclusão
Agora você conhece as principais considerações na escolha de tolerâncias para seu próximo projeto de usinagem CNC. Basta seguir essas regras e considerar bastante antes de projetar a tolerância e você terá um projeto fácil de fabricar e econômico. Não importa a complexidade do seu projeto, a DDPROTOTYPE é o parceiro de fabricação para atender às suas necessidades, com tolerâncias padrão DIN-2768-1-fine para metais usinados CNC e DIN-2768-1-Medium para plásticos. Nossa fábrica localizada em Shenzhen China, temos várias máquinas CNC de 3, 4 e 5 eixos e oferece diferentes processos de tratamento de superfície, como polimento, anodização, galvanoplastia, eletroforese, jateamento de areia e, claro, relatórios de inspeção em tamanho real para a peça.
