CNC-Bearbeitungstoleranzen verstehen und umgehen

Wenn es eine Sache gibt, für die die CNC-Bearbeitung bekannt ist, dann ihre Genauigkeit und Präzision. Wie bei jedem anderen Verfahren kann es jedoch auch zu Abweichungen in den Abmessungen der produzierten Teile kommen. Faktoren wie verwendetes Material, Spindelausrichtung, Werkzeuggenauigkeit, Werkstückhaltesteifigkeit, Kühlmittelverbrauch und Formkomplexität wirken sich erheblich auf die Maßhaltigkeit bei der Bearbeitung aus.

Ingenieure und Designer akzeptieren die Variabilität der produzierten Abmessungen und legen während des Designprozesses spezifische CNC-Bearbeitungstoleranzen für die Teile fest, um eine Beeinträchtigung der Funktionalität und Qualität des Endprodukts zu vermeiden. Lesen Sie weiter, um mehr über Bearbeitungstoleranzen zu erfahren, warum wir sie brauchen und wie Sie ein präzises und genaues CNC-Teil erhalten.

Warum müssen wir CNC-Bearbeitungstoleranzen einhalten?

CNC-Bearbeitungstoleranzen sind die festgelegten Grenzen, um festzustellen, ob ein Teil akzeptabel ist oder als Ausschuss gilt. Im Grunde gibt dies einen Überblick darüber, wie viel Spielraum für Fehler Sie bei der Bearbeitung eines Teils haben. Warum ist das so wichtig?

● Kostenkontrolle

Natürlich ist die Essenz der Geschäftstätigkeit, die Kosten so weit wie möglich zu minimieren und gleichzeitig die erforderliche Qualität der Teile beizubehalten. Im Allgemeinen gilt:Je enger die Toleranz, die Sie festlegen, desto teurer wird es. Teile mit sehr engen Bearbeitungstoleranzen erfordern zusätzliche Prozesse wie Schleifen oder Feinstbearbeitung. Für eine weniger strenge Toleranz kann ein Teil nur durch die grundlegenden Bearbeitungsprozesse fertig gestellt werden. Was hat Toleranz mit Kosten zu tun?

Das Definieren Ihrer Toleranzen hilft, Kostenüberschreitungen für die Bearbeitung eines Teils zu vermeiden. Nur die kritischen Bereiche des Teils werden mit engen Toleranzen beschriftet. Dies reduziert die Kosten der hergestellten Komponenten, indem festgestellt wird, welche Merkmale wichtig sind und welche nicht.

● Austauschbarkeit/Wiederholbarkeit von Teilen

Die meisten Teile, die durch maschinelle Bearbeitung hergestellt werden, werden in irgendeiner Weise mit anderen maschinell bearbeiteten Komponenten für den Zusammenbau oder andere Zwecke verbunden. Die Austauschbarkeit ist sehr wichtig für die Herstellung von Teilen in großen Stückzahlen. Es ermöglicht Komponenten, zu jeder Baugruppe des gleichen Typs zu passen.
Das einfachste Beispiel sind die Verbindungsteile. Eine Welle wird kontrolliert, daher sollte sie bei Maßabweichungen immer noch in das Gegenstück passen. Das gleiche ist mit dem Ärmel durch.

● Austauschbarkeit/Wiederholbarkeit von Teilen

Die meisten Teile, die durch maschinelle Bearbeitung hergestellt werden, werden in irgendeiner Weise mit anderen maschinell bearbeiteten Komponenten für den Zusammenbau oder andere Zwecke verbunden. Die Austauschbarkeit ist sehr wichtig für die Herstellung von Teilen in großen Stückzahlen. Es ermöglicht Komponenten, zu jeder Baugruppe des gleichen Typs zu passen.
Das einfachste Beispiel sind die Verbindungsteile. Eine Welle wird kontrolliert, daher sollte sie bei Maßabweichungen immer noch in das Gegenstück passen. Das gleiche ist mit dem Ärmel durch.

● Erhaltung der Funktionalität von Teilen

Bearbeitete Teile werden durch Toleranzen kontrolliert, da einige Merkmale eines Teils für seine Funktionalität von entscheidender Bedeutung sind. Bei vielen Vorrichtungsanwendungen, bei denen Position und Größe kritisch sind, führt jede Abweichung außerhalb der Toleranz zu einer fehlerhaften und unbrauchbaren Vorrichtung.

Welche Arten von Toleranzen werden in einer Maschinenwerkstatt verwendet?

Toleranzen in Fertigungszeichnungen werden unterschiedlich ausgedrückt, je nachdem, welches Merkmal kontrolliert wird und die Konstruktionsabsicht des Ingenieurs. Unten sind die gängigsten Arten von Bearbeitungstoleranzen aufgeführt, die in der Industrie verwendet werden:

Einseitige Toleranzen

Diese Art von Toleranz erlaubt nur eine Richtungsabweichung, also einseitige. Arbeiten wir an einem einfachen Beispiel. Gegeben ist eine Welle, die in den Innendurchmesser einer Hülse passen muss. Der Wellendurchmesser sollte den Innendurchmesser der Hülse nicht überschreiten. Wenn Sie also eine einseitige Toleranz auf die Welle anwenden, kontrollieren Sie diese, indem Sie nur negative Abweichungen von der Nenngröße zulassen (z. B. bei einem Wellendurchmesser von 1,000 Zoll sieht die Anwendung einer einseitigen Toleranz so aus :1.000 +0/-.005 Zoll). Einseitige Toleranzen werden üblicherweise in Komponenten verwendet, die zusammenpassende Teile haben.

Bilaterale Toleranzen

Im Gegensatz zur einseitigen Toleranz lassen zweiseitige Toleranzen sowohl Plus- als auch Minusabweichungen vom Nennmaß zu. Die Anwendung einer bilateralen Toleranz auf eine Abmessung von 1,000 Zoll würde wie folgt aussehen:1,000 +/- 0,005. Dieser Typ ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der für das Stückteil zulässigen Variation. Bilaterale Toleranzen werden häufig verwendet, sind aber nicht darauf beschränkt, um Außenmaße anzugeben.

Grenztoleranzen

Die Grenztoleranz wird als Bereich der minimalen Abmessung und der maximal zulässigen Abmessung ausgedrückt. Das Maß für das gefertigte Teil sollte zwischen diesen Werten liegen. Grenztoleranzen in Fertigungszeichnungen sehen wie folgt aus:0,995-1,005 Zoll.

Allgemeine/Standardtoleranzen

Dies sind die Standards, die für die gängigsten Komponenten in der Industrie festgelegt wurden, wie Gewindegrößen, Stiftgrößen, Rohre, Stahlstangen und vieles mehr. Allgemeintoleranzen werden in der Regel durch verschiedene Normen von Verbänden wie ASME, AISI, ISO und vielen mehr geregelt. Die Kontroll- und spezifischen Abmessungen für diese Toleranzen sind normalerweise in Tabellenreferenzen aufgeführt.

Einige Beispiele beinhalten:
● Angabe von Gewinden als grob, fein, extrafein (UNC, UNF, UNEF)
● Angabe von Wellen- und Lochabmessungen entsprechend Toleranzen wie H7/g6, G7/h6 , H8/g6 (vereinfacht gesagt:Gleitpassung, Presspassung, Passpassung, Kraftpassung, Freilaufpassung)

Geometrische Bemaßung und Tolerierung (GD&T)

Diese Art der Tolerierung verwendet Merkmalskontrollrahmen zur Darstellung bestimmter Maß- und Formtoleranzen. Dies ebnet den Weg für eine klarere Darstellung der Steuerung der Merkmale der CNC-Teile, einschließlich Ebenheit, Geradheit, Rundlauf, Rechtwinkligkeit und Positionsangaben. GD&T ist sehr nützlich für Konstrukteure bei der Angabe ihrer erforderlichen CNC-Bearbeitungstoleranzen.

Welche Dinge müssen wir beim Umgang mit Toleranzen beachten?

1.Finden Sie den richtigen Partner für Bearbeitungseinrichtungen

Wenn Sie ein Teil auslagern möchten, sollten Sie sich nach einem vertrauenswürdigen und etablierten Fertigungsbetrieb umsehen, der Ihr Partner ist. Nicht alle CNC-Bearbeitungsdienstleister sind in der Lage, extrem präzise und genaue Teile mit engen Toleranzen zu liefern. Dafür sind Einrichtungen mit der größten Erfahrung und High-End-Ausstattung im Vorteil.

2. Behalten Sie die Genauigkeit der Werkstückhalter bei

Werkstückhalter spielen eine große Rolle, um sicherzustellen, dass die CNC-Bearbeitungstoleranzen erreicht werden. Diese sind dafür verantwortlich, das Teil während der Bearbeitung an Ort und Stelle zu halten, und dienen als Bezugspunkte für Positionen.

3. Verwenden Sie leistungsstarke Schneidwerkzeuge

Schneidwerkzeuge sind einer der Gründe für die Maßabweichungen in einem Werkstück. Dies kann durch falsche Verwendung des Schneidwerkzeugs, Werkzeugdurchbiegung und stumpfe Schneidkante verursacht werden. Die Werkzeugablenkung tritt normalerweise an langen Enden wie tiefen Löchern und langen Wellen auf. Außerdem bringen stumpfe Schneidwerkzeuge Ihre Teile in eine unerwünschte Position und gefährden die Genauigkeit Ihrer Spindeln.

4. Verwendetes Material

Bei manchen Materialien kann es schwierig sein, eine Maßgenauigkeit zu erreichen, bei manchen jedoch einfach. Beachten Sie, dass sich Materialien unterschiedlich verhalten, wenn sie der Bearbeitungsumgebung ausgesetzt sind.

Schlussfolgerung

• CNC-Bearbeitungstoleranzen sind ein wichtiger Aspekt, um die Qualität und Funktionalität der hergestellten Teile sicherzustellen, indem Grenzen gesetzt werden, bis zu welchem ​​Grad die Maßabweichungen zulässig sind.
• Die Anwendung von Toleranzen bei der Herstellung von Einzelteilen ist wichtig, um die Kosten zu kontrollieren, ihre Austauschbarkeit sicherzustellen und die Funktionalität aufrechtzuerhalten.
• Die häufigsten Arten von Bearbeitungstoleranzen sind einseitige Toleranzen, zweiseitige Toleranzen, Grenztoleranzen, allgemeine Toleranzen und GD&T.
• Es ist auch wichtig, einige Faktoren zu berücksichtigen, wenn Sie mit Toleranzen arbeiten. Zu diesen Faktoren gehören Werkstückhalter, Material, Werkzeugleistung und die Auswahl der bevorzugten Bearbeitungsanlage.