Genauigkeit, Präzision, Toleranzen und Überlegungen bei der CNC-Metallbearbeitung

Bei Prototypen- und Endverbraucherteilen ist Genauigkeit ein sehr wichtiger Aspekt der Metallbearbeitung. Genauigkeit bedeutet, dass Sie ein Teil erhalten, das genau so aussieht und sich anfühlt, wie Sie es entworfen haben, ohne Fehler, die die mechanische Funktion beeinträchtigen könnten.

Dank des Aufkommens von CNC-Maschinen ist die Metallbearbeitung heute präziser als je zuvor. Maschinisten können einen Computer verwenden, um die Bahn eines Schneidwerkzeugs auf einen Mikrometer genau zu programmieren, wodurch durch menschliche Fehler verursachte Ungenauigkeiten praktisch eliminiert werden. Solange die CNC-Maschine richtig eingestellt ist, sollte sie Metallteile mit hoher Genauigkeit schneiden.

Aber es gibt viele Faktoren, die die Genauigkeit der Metallverarbeitung beeinflussen. Maschinenqualität, Materialauswahl und sogar Raumtemperatur können alle eine Rolle spielen, und einige Kunden haben möglicherweise ganz andere Genauigkeitsanforderungen als andere.

Dieser Artikel behandelt die Vor- und Nachteile der Präzisionsmetallbearbeitung und erläutert Konzepte wie Genauigkeit, Präzision und Toleranzen.

Was ist Genauigkeit?

Obwohl Genauigkeit und Präzision scheinbar synonym sind, haben sie bei der Bearbeitung unterschiedliche Bedeutungen. Daher ist es wichtig zu verstehen, was wir mit den verschiedenen Begriffen meinen.

Im Zusammenhang mit der Metallbearbeitung ist Genauigkeit der Grad, in dem eine Maschine die im Design angegebenen Maße erfüllen kann.

Wenn eine Maschine genau an der im Design angegebenen Stelle schneiden kann, dann hat sie eine hohe Genauigkeit.

Wenn es das Ziel gelegentlich verfehlt, aber im Durchschnitt die richtige Stelle trifft, können wir sagen, dass es immer noch eine hohe Genauigkeit hat.

Was ist Bearbeitungswiederholbarkeit oder -präzision?

Bearbeitungsgenauigkeit bezieht sich auf die Ähnlichkeit von Messungen über mehrere Versuche oder zwischen mehreren Kopien eines Teils.

Mit anderen Worten, eine Maschine ist hochpräzise, ​​wenn sie bei 100 Exemplaren eines Teils exakt denselben Punkt trifft.

Dies ist nicht dasselbe wie Genauigkeit, da es der Genauigkeit nicht besonders wichtig ist, ob der „Punkt“ derselbe ist wie im Design angegeben! Eine Maschine kann sehr präzise sein, obwohl sie immer 3 mm links von der vorgesehenen Markierung schneidet.

Offensichtlich ist es wichtig, sowohl Genauigkeit als auch Präzision zu haben.

Genauigkeit bedeutet, dass Sie die im Design angegebenen Koordinaten treffen, und Präzision bedeutet, dass Sie sie über mehrere Einheiten hinweg konsistent treffen.

Was sind Bearbeitungstoleranzen?

In der Zerspanung bezieht sich Toleranz auf die Abweichung vom Schnittwert. Es geht also um Präzision, aber es ist ein vom Kunden vorgegebener Wert, keine Eigenschaft der Maschine selbst.

Wenn ein Kunde verlangt, dass ein Merkmal eines Teils zwischen den Elementen sehr konsistent ist, wird er eine enge Toleranz für dieses Merkmal angeben, um minimale Abweichungen zu ermöglichen. In der Praxis bedeutet dies, dass die Maschine langsamer und vorsichtiger betrieben werden muss.

Wenn eine lockerere Toleranz angegeben wird, z. B. bei einem nichtmechanischen Merkmal, kann die Bearbeitung schneller erfolgen.

Obwohl Toleranzen vom Kunden definiert werden, geben Maschinen typischerweise ihre Standard- und kleinstmöglichen Toleranzen an.

Was zu beiträgt Genauigkeit einer CNC-Maschine?

Die Genauigkeit einer CNC-Maschine hängt von mehreren Faktoren ab, von denen einige vom Hersteller der CNC-Maschine bestimmt werden und andere vom Maschinisten kontrolliert werden können.

Um eine präzise Metallbearbeitung zu erreichen, müssen die folgenden Faktoren berücksichtigt werden:

Maschinenqualität:

Gut gemachte Maschinen mit hochwertigen Komponenten produzieren im Allgemeinen genauere Teile als Maschinen von geringer Qualität.

Maschinenzustand:

CNC-Maschinen enthalten unzählige Komponenten, daher ist eine ordnungsgemäße Wartung entscheidend, um sie genau zu halten.

Werkzeugzustand:

Stumpfe und abgenutzte Werkzeuge, die Anzeichen von Flankenverschleiß, Kraterverschleiß usw. aufweisen, können die Genauigkeit von CNC-Maschinen verringern, daher müssen sie in gutem Zustand gehalten werden. Stumpfe Werkzeuge erhöhen auch die Schnitttemperaturen, ein weiterer Faktor, der die Genauigkeit verringert.

Inspektion an Bord:

Feedback-Tools wie integrierte Sonden können dem Maschinisten mitteilen, ob die Maschine während der Arbeit genau schneidet. Diese Tools können auch verwendet werden, um Abweichungen in Echtzeit zu korrigieren und so die Genauigkeit zu verbessern.

Temperatur und Luftfeuchtigkeit:

Die Arbeitsumgebung beeinflusst die Bearbeitungsgenauigkeit. Obwohl die Maschine in der Lage ist, Teile unter warmen Bedingungen zu schneiden, muss die thermische Konsistenz aufrechterhalten werden, um Abweichungen zu vermeiden.

C Kalibrierung:

Werkzeugmaschinen sollten regelmäßig kalibriert werden, um die Genauigkeit aufrechtzuerhalten.

Was ist das beste Metall für die Präzisionsmetallbearbeitung?

Präzise Metallbearbeitung wird am besten mit Materialien erreicht, die für die CNC-Bearbeitung geeignet sind.

Denn während selbst die härtesten Metalle und Legierungen mit Präzision bearbeitet werden können, können einige schwer zu bearbeitende Materialien die Bearbeitungsgenauigkeit negativ beeinflussen.

Die Bearbeitbarkeit eines Metalls ist die Leichtigkeit, mit der ein Schneidwerkzeug es schneiden kann. Schneidet schnell gut zerspanbare Metalle bei geringer Leistung und erzeugt ein hochwertiges Finish ohne nennenswerten Verschleiß am Schneidwerkzeug.

Zu den gut bearbeitbaren Metallen gehören:

Aluminium 6061

Aluminium 7075

Aluminium 2024

Edelstahl 303

Edelstahl 304

Messing C35300

Theoretisch sollte eine gute CNC-Maschine immer noch in der Lage sein, schwer zu bearbeitende Metalle zu schneiden, wenn auch mit mehr Zeit- und Stromverbrauch.

Aber diese schwer zu bearbeitenden Metalle können sich indirekt negativ auf die Genauigkeit auswirken.

Nicht bearbeitbare Metalle können den Werkzeugverschleiß erheblich erhöhen, während stumpfe Werkzeuge die Präzision und Präzision der Maschine beeinträchtigen können.

Außerdem möchten die meisten Kunden eine gute Balance zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit finden. Wenn die präzise Metallbearbeitung extrem niedrige Schnittgeschwindigkeiten erfordert, weil das Metall schwer zu bearbeiten ist, lohnt sich das Projekt möglicherweise nicht.

Wann ist eine präzise Metallbearbeitung erforderlich?

Präzise Metallbearbeitung ist aus mehreren Gründen wichtig, von der Gewährleistung der Kundenzufriedenheit bis hin zur Sicherstellung der mechanischen Funktionalität eines Teils.

Zu den Elementen, die eine hohe Genauigkeit erfordern, können gehören:

Von Investoren vermarktete Metallprototypen mit offensichtlichen Ungenauigkeiten, die erfahrenen Fachleuten einen negativen Eindruck vermitteln können.

Mechanische Teile, die mit anderen Teilen interagieren. Die ordnungsgemäße Funktionalität kann durch die Angabe geeigneter Toleranzen kontrolliert werden, aber es ist immer noch eine gute Präzision erforderlich, um die Kompatibilität zwischen den Teilen sicherzustellen.

Bieten Sie Stellen für potenzielle langfristige Partner an. Wenn Sie mit neuen Kunden zusammenarbeiten, erhöhen Sie Ihre Chancen auf den Aufbau langfristiger Partnerschaften, indem Sie ihnen von Anfang an präzise bearbeitete Teile liefern. In einigen Fällen akzeptieren Kunden Bestellungen nur, wenn ein gewisses Maß an Genauigkeit garantiert werden kann.