Alles, was Sie über CNC-Bearbeitungstoleranzen wissen müssen

CNC-Maschinen können sehr hohe Genauigkeiten erreichen. Einige Maschinen können Genauigkeiten von bis zu +/-0,0025 mm erreichen. Das Fräsen eines Teils auf einer CNC-Maschine mit höchster Genauigkeit durchzuführen, ist jedoch ein teures und zeitintensives Unterfangen. Hier kommen Bearbeitungstoleranzen ins Spiel. Da verschiedene Teile unterschiedliche Genauigkeitsgrade erfordern, ist es für einen Konstrukteur wirtschaftlich, die für dieses Teil erforderliche spezifische Toleranz anzugeben.

Was sind Toleranzen?

Kurz gesagt, Toleranzen sind Maße, die das Maß an Präzision angeben, das für ein Teil erforderlich ist, das Sie herstellen möchten. Insbesondere geben Bearbeitungstoleranzen den Grad der Abweichung an, der bei den endgültigen Abmessungen oder dem gemessenen Wert eines Teils zulässig ist.

Maschinisten messen Bearbeitungstoleranzen anhand numerischer Werte, denen normalerweise ein ±-Symbol vorangestellt ist. Beispielsweise können Sie einem Teil mit einer Länge von 2,550 Zoll eine Toleranz von ±0,001″ zuweisen. Dies würde darauf hindeuten, dass das hergestellte Teil eine variable Länge zwischen 2,549 Zoll und 2,551 Zoll haben würde. Wenn ein Teil mit einer Höhe von 1,5 Zoll eine Toleranz von ±0,005 Zoll benötigt, sollte das endgültige Teil in den Bereich von 1,495 Zoll und 1,505 Zoll fallen, um die Qualitätsprüfung zu bestehen.

Angegebene Bearbeitungstoleranzen geben Herstellern und CNC-Bearbeitungsdiensten vor, welchen Grad an Präzision bei der Herstellung eines Teils anzuwenden ist. Je kleiner die Toleranz – in der Fertigungswelt ist dies eine engere Toleranz – desto mehr Präzision ist erforderlich. Je größer die Toleranz – auch lockerer genannt – desto weniger Präzision ist erforderlich.

Was Sie bei der Auswahl von Toleranzen beachten sollten

Eines der wichtigsten Dinge bei der Bestimmung der richtigen CNC-Bearbeitungstoleranzen ist herauszufinden, an welchem ​​​​Punkt die Funktion und Leistung eines Teils durch eine Abweichung in Abmessung oder Größe beeinträchtigt wird. Einige Arten von Teilen, wie z. B. kritische Komponenten in Motoren, erfordern ein hohes Maß an Präzision, und jeder Fehler in der geometrischen Form kann schwerwiegende Folgen haben. Andere Arten von Teilen erfordern möglicherweise nicht den gleichen Grad an Präzision, und eine etwas größere Fertigungsabweichung wirkt sich nicht auf sie aus. Abgesehen davon sind hier noch ein paar andere Dinge, die Sie bei der Auswahl von Toleranzen beachten sollten:

1. Wann brauchen Sie enge Toleranzen?

Häufig können Bearbeitungstoleranzen innerhalb einer einzelnen Komponente variieren. Während es möglicherweise nicht entscheidend ist, dass die gesamte Struktur eines Teils die engsten Toleranzen einhält, können bestimmte Merkmale des Teils dies erfordern. Höchste Präzision ist in der Regel an strukturellen Punkten erforderlich, an denen ein Teil mit anderen Komponenten, wie z. B. Löchern, zusammenpassen oder sich mit diesen verbinden muss.

Wenn ein Teil mit einer oder vielen Komponenten zusammenpassen muss, muss es enge Toleranzen aufweisen. In diesen Fällen sollten Sie die erforderlichen Toleranzen den CNC-Bearbeitungsdiensten mitteilen, da sie sonst keinen Hinweis auf die Konstruktionsabsicht haben. Mit anderen Worten, Toleranzen geben Ihrem Partner für CNC-Bearbeitungsdienste einen Hinweis darauf, wie Ihr Teil funktionieren muss.

Es ist auch erwähnenswert, dass die engsten Bearbeitungstoleranzen aufgrund des durch CNC-Werkzeugmaschinen verursachten Verschleißes kostspieliger sein können. Während ein neues Werkzeug möglicherweise kein Problem damit hat, Toleranzen von ±0,001 Zoll zu erreichen, kann diese Präzision nachlassen, wenn dasselbe Werkzeug mehrere Versionen desselben Teils herstellen muss. Wenn Sie 1.500 Einheiten eines Teils mit einer Toleranz von ±0,001 Zoll bestellen, muss Ihr CNC-Bearbeitungsservice möglicherweise das Bearbeitungswerkzeug ersetzen oder die Bearbeitungsgeschwindigkeit anpassen, was die Produktionszeit und -kosten erhöhen kann.

2. Hohe Kosten für enge Anforderungen

Toleranzen beeinflussen direkt die Qualität eines Teils, aber auch seine Kosten. Die Bearbeitung mit hohen Toleranzen ist in der Regel teurer, da Sie die Teile langsamer und oft mit teureren Werkzeugen bearbeiten müssen. Teile mit engeren Toleranzen erfordern auch eine umfassendere CNC-Qualitätsprüfung, da das Fehlerfenster viel kleiner ist – wir sprechen von Bruchteilen eines Millimeters. Ein weiterer Faktor, der die Kosten bei der Bearbeitung mit hohen Toleranzen beeinflussen kann, ist die Ausfallrate, die tendenziell höher ist. Die Bearbeitung mit hohen Toleranzen kann die Produktionskosten und die Kosten für die Qualitätsprüfung in die Höhe treiben.

3. Toleranzen abhängig vom Material

Bei der Festlegung von Bearbeitungstoleranzen müssen Sie Ihre Materialauswahl berücksichtigen. Unterschiedliche Materialien haben individuelle Eigenschaften, die sich auf die mit ihnen erreichbare Toleranz auswirken können. Einige dieser Merkmale sind:

• Härte:Weichere Materialien sind schwieriger auf enge Toleranzen zu bearbeiten. Dies liegt hauptsächlich an ihrer Wahrscheinlichkeit, dass sie ihre Abmessungen ändern, wenn das Schneidwerkzeug sie berührt. Daher müssen Sie bei der Bearbeitung dieser weicheren Materialien zusätzliche Geduld aufbringen.
• Abrasivität:Raue und grobe Materialien sind normalerweise hart für die Schneidwerkzeuge und können sogar dazu führen, dass sie schneller verschleißen. Diese Materialien erschweren das Erreichen einer bestimmten Toleranz, da Änderungen im Schneidwerkzeug zu einer geringeren Genauigkeit führen. Abrasive Materialien erfordern normalerweise, dass der Techniker das Werkzeug während des Bearbeitungsprozesses mehrmals auswechselt.
• Hitzestabilität:Dies ist ein Problem, das hauptsächlich Nichtmetalle betrifft. Wenn sich während des Bearbeitungsprozesses Wärme aufbaut, beginnen diese Materialien, ihre Form zu verlieren. Dies schränkt die Prozesse ein, die Sie für dieses bestimmte Material verwenden können.

4. Wahl der Herstellungsmethoden

Jede CNC-Maschine unterscheidet sich in Bezug auf die Kapazität. Manche Maschinen erreichen Toleranzen, von denen andere nur träumen können. Die CNC-Maschinentoleranz bestimmt, welche Arten von Teilen verarbeitet werden können. In einigen Fällen müssen Sie zusätzliche Operationen am Teil durchführen, bevor es die erforderliche Feintoleranz erreichen kann.

5. Inspektion

Sie werden ziemlich viel Zeit brauchen, um Teile mit sehr engen Toleranzen zu prüfen. Möglicherweise müssen Sie auch spezielle Werkzeuge und Geräte verwenden, um die Toleranz von Teilen zu überprüfen.

So finden Sie die richtige Toleranz

Manchmal ist die Auswahl der Toleranz nicht der schwierige Teil. Es ist zu wissen, ob es das Richtige ist. Für Produkt- oder Teiledesigner ist es unerlässlich zu bestimmen, wie viel Spielraum für die Toleranzen eines bestimmten Teils besteht. Dies kann einen großen Einfluss auf die Kenntnis der richtigen Toleranz, die Bearbeitungszeit für das Projekt sowie auf seine Kosten haben. Ein Kunde, der mit einem CNC-Bearbeitungsservice zusammenarbeitet, könnte unwissentlich das Doppelte ausgeben, um die „höchstmögliche Qualität“ zu verlangen. Die CNC-Bearbeitung ist von Natur aus ein hochpräzises Verfahren, sodass lockerere Toleranzen normalerweise immer noch sehr nahe an den ursprünglichen Spezifikationen liegen. Hier sind ein paar Tipps, die Ihnen bei der Entscheidungsfindung helfen sollen:

1. Berücksichtigen Sie die Verwendung Ihres Teils

Nicht alle Teile müssen mit engen Toleranzen konstruiert werden. Die spezifische Verwendung Ihres Teils bestimmt oft den Grad der Genauigkeit, der bei der Bearbeitung erforderlich ist. Das Erstellen von Teilen, die sich beispielsweise nicht mit anderen kombinieren lassen, erfordert häufig eine geringere Fräsgenauigkeit. In Anbetracht dessen, wie viel teurer es ist, enge Toleranzen zu erreichen, sollten Sie es nicht tun, wenn Sie es nicht brauchen.

2. Suchen Sie nach einem seriösen CNC-Bearbeitungsunternehmen

Eine Möglichkeit für Kunden, die richtige Toleranz zu finden, besteht darin, einen CNC-Bearbeitungsservice zu finden, dem sie vertrauen. Anschließend können sie ihre Ziele und Spezifikationen mit einem Fertigungsexperten besprechen und die besten Toleranzen für ihr Projekt festlegen. In den meisten Fällen legen Ingenieure oder Teilekonstrukteure jedoch die Toleranzen fest, bevor sie eine Fertigungsanfrage an einen CNC-Bearbeitungsdienst oder ein Rapid-Prototyping-Unternehmen senden. Wenn Sie diese Informationen für Ihre CNC-Bearbeitungsdienste bereithalten, können Sie Zeit und Kosten auf der Produktionsseite sparen.

Es ist auch wichtig zu bedenken, dass die meisten CNC-Bearbeitungsdienste automatisch mit ihrer Standardtoleranz arbeiten, normalerweise etwa ± 0,005 Zoll (± 0,127 mm), wenn Sie keine Toleranzen erfragen oder angeben, wenn Sie ein Teil zur Produktion einreichen. Dies ist eine sehr kleine Abweichung, die mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar ist, aber sie könnte beeinflussen, wie Ihr endgültiges Teil in eine Baugruppe passt. Wenn beispielsweise ein Teil ein Loch hat, das zu klein ist, sogar um 0,005 Zoll, kann das Einpassen des angrenzenden Teils in das Loch schwieriger als nötig sein.

Häufige Arten von Toleranzen in der CNC-Bearbeitung

1. Standardtoleranzen

Maschinisten verwenden Standard-Bearbeitungstoleranzen für die am häufigsten hergestellten Teile. Es gibt Standard-Bearbeitungstoleranzen für Teile wie Gewinde, Stifte, Rohre usw. Einige Fräsdienste bieten typische Toleranzen von +/-0,1 mm. Maschinisten wenden diese Toleranzen normalerweise an, wenn der Kunde keine Toleranzwerte angibt. Diese typischen Toleranzen finden Sie in einer CNC-Bearbeitungstoleranztabelle. Der Bereich der Standard-Bearbeitungstoleranzen wird normalerweise von verschiedenen internationalen Normungsgremien wie der International Organization for Standardization (ISO), der American Society of Mechanical Engineers (ASME) und dem American National Standards Institute (ANSI) festgelegt.

2. Bilaterale Toleranzen

Wenn Sie die bilaterale Toleranz verwenden, kann die Abweichung vom angegebenen Maß entweder negativ oder positiv sein. Das heißt, es kann ein bisschen größer oder ein bisschen kleiner sein. Ein Beispiel für eine bilaterale Toleranz ist +/- 0,06 mm. Dies zeigt an, dass das bearbeitete Teil 0,06 mm kürzer oder länger als das angegebene Maß sein kann. Zweiseitige Toleranzen werden hauptsächlich für Außenmaße verwendet.

3. Geometrische Bemaßung und Tolerierung

Geometrische Bemaßung und Tolerierung sind viel gründlicher als die anderen Systeme von Bearbeitungstoleranzen. Es ist eine Art CNC-Bearbeitungstoleranz, die die Maße und zulässigen Abweichungen hervorhebt. Es skizziert auch spezifische geometrische Eigenschaften für das bearbeitete Teil, wie z. B. wie flach es sein sollte, seine Konzentrizität und seine wahre Position. Geometrische Bemaßung und Tolerierung werden oft für Teile mit extrem genauen Abmessungen verwendet.

4. Einseitige Toleranzen

Einseitige Toleranzen berücksichtigen Abweichungen nur in einer Richtung. Die Abweichung ist entweder nur positiv oder nur negativ. Ein Beispiel für eine solche Toleranz ist +0,00/–0,06 mm. Das heißt, das Fertigteil darf höchstens um 0,06 mm kleiner sein, darf aber das vorgegebene Maß nicht überschreiten. Normalerweise implementieren Sie eine einseitige Toleranz, wenn Sie ein Teil entwerfen, das in ein anderes übergeht. Das Teil darf nicht größer als das angegebene Maß sein, da es sonst nicht in seine Position gehen kann.

5. Grenztoleranzen

Eine Grenztoleranz ist eine Art CNC-Bearbeitungstoleranz, ausgedrückt als Wertebereich, bei dem das Teil in Ordnung ist, solange die Messung zwischen diesem Bereich liegt. 13 – 13,5 mm ist beispielsweise eine Grenztoleranz, die angibt, dass das Teil eine Messung haben muss, die zwischen der oberen und der unteren Grenze liegt. (13 mm ist die Obergrenze und 13,5 mm die Untergrenze)

RapidDirect, Ihr professioneller Partner für CNC-Bearbeitungsdienste

Bei RapidDirect bieten wir eine Reihe von CNC-Bearbeitungstoleranzen an, um den Anforderungen unserer Kunden gerecht zu werden. Unsere Standardtoleranzen für die CNC-Bearbeitung von Metallen entsprechen der DIN-2768-1-fein, für Kunststoffe der DIN-2768-1-mittel. Eine Toleranztabelle für die CNC-Bearbeitung finden Sie hier. Eine Standardtoleranz für einen CNC-Bearbeitungsservice beträgt normalerweise ± 0,005 Zoll. Die engsten möglichen Bearbeitungstoleranzen liegen im Bereich von ±0,001 Zoll, ungefähr so ​​breit wie ein menschliches Haar.

Unsere umfangreiche Produktionsstätte in Shenzhen, China, beherbergt auch eine Reihe von 3-Achsen-, 4-Achsen- und 6-Achsen-CNC-Maschinen. Wir bieten auch verschiedene Oberflächenveredelungen für unsere CNC-bearbeiteten Teile an. Neben der CNC-Bearbeitung bieten wir unseren Kunden auf der ganzen Welt auch verschiedene Fertigungsmöglichkeiten an.

Unsere CNC-Bearbeitungsdienste umfassen auch Qualitätsprüfungen, Materialzertifizierungen und vollständige Dimensionsprüfungen mit Berichten. Der volldimensionale CNC-Inspektionsprozess, der sich auf modernste Mess- und Messwerkzeuge stützt, ist entscheidend, um sicherzustellen, dass Prototypen oder endgültige Teile die vom Kunden geforderten genauen Spezifikationen und Toleranzen erfüllen. Mit anderen Worten, wir überprüfen und überprüfen, ob Ihre angegebenen Toleranzen eingehalten werden, und wenn dies nicht der Fall ist, arbeiten wir mit Ihnen zusammen, um ein Teil zu liefern, das Ihren Anforderungen entspricht.

Wenn Sie Fragen zu Teiletoleranzen für die CNC-Bearbeitung haben oder mehr über die CNC-Bearbeitungsdienste von RapidDirect erfahren möchten, zögern Sie bitte nicht, sich mit einem Mitglied unseres Fertigungsteams in Verbindung zu setzen.