Erzielen Sie mit diesen Tipps engere CNC-Bearbeitungstoleranzen

Ein gewisses Maß an Abweichungen ist in der Fertigung unvermeidlich, sowohl zwischen Aufträgen als auch zwischen einzelnen Einheiten. Vor diesem Hintergrund benötigen Produktteams eine Methode, um sicherzustellen, dass Komponenten wie beabsichtigt funktionieren, unabhängig von den kleinen Abweichungen zwischen einzelnen Teilen.

Die Bereiche akzeptabler Abweichungen, Toleranzen genannt, sind die Fehlerspanne für ein bestimmtes Teil. Meist als Messbereich definiert, können Toleranzen auch andere qualitative Faktoren wie Farbe, Textur, Form oder Profil umfassen. Während die Beachtung von Bearbeitungstoleranzen wie ein kleiner Schritt im Herstellungsprozess erscheinen mag, sind sie erforderlich, um wiederholbare Teile zu produzieren.

Bei der CNC-Bearbeitung ist eine effektive Toleranzeinstellung besonders wichtig, da engere Toleranzen die Kosten erhöhen. Beispielsweise kann die Herstellung eines Teils mit einer bestimmten Form und Toleranz mehrere Schneidvorgänge mit unterschiedlichen Werkzeugen erfordern, was zu mehr Zeit auf der Maschine und höheren Kosten führt. Einige Formen und Designmerkmale (z. B. scharfe Innenecken oder solche, die mit längeren Schneidwerkzeugen hergestellt wurden) sind durch CNC-Bearbeitung viel schwieriger zu erreichen, was die Kosten für das Erreichen engerer Toleranzen erhöht, wenn diese Merkmale erforderlich sind und nicht optimiert werden können.

Engere Toleranzen kosten in jedem Fall mehr, aber diese Kosten können oft berücksichtigt oder ausgeglichen werden, wenn Sie den Produktionsprozess angehen. Hier sind ein paar Tipps zum kostengünstigen Erreichen korrekter CNC-Toleranzen.

1. Teiletoleranzen für jede Anwendung optimieren

Die Standard-Bearbeitungstoleranzen betragen in der Regel +/- 0,005 Zoll für Metallteile und +/- 0,010 Zoll für Kunststoffteile, aber einige Komponenten erfordern möglicherweise sogar noch geringere Abweichungen entlang bestimmter Abmessungen, um eine ordnungsgemäße Passform zu gewährleisten.

Engere Toleranzen können für eine bestimmte Teileanwendung ein notwendiger Kostenfaktor sein. In diesem Fall ist es am besten, engere Toleranzen nur auf die erforderlichen Bereiche oder Oberflächen der Komponente zu beschränken, da dies die Konstruktionskriterien erfüllt und gleichzeitig zusätzliche Kosten mindert. Wenn die Toleranzen für ein Teil jedoch nicht extrem eng sein müssen, ist die Entscheidung für den Standard eine einfache Möglichkeit, Bearbeitungszeiten und -kosten zu reduzieren.

2. Passen Sie Herstellungsmethoden an die effizientesten an

Wenn engere als die Standard-CNC-Toleranzen erforderlich sind, ist zu überlegen, ob ein anderer Herstellungsprozess möglicherweise besser für die Herstellung bestimmter Merkmale oder Komponenten geeignet ist.

Beispielsweise kann das Bearbeiten eines Lochs mit einem Vertikalfräser mit einem Toleranzsatz das Bohren des Lochs mit engeren Toleranzen erfordern, wenn eine Drehmaschine verwendet wird, was die Einrichtungskosten erhöhen und die Produktionszeit verlängern würde. Teile mit Pass- oder Engsitz-Toleranzanforderungen können zusätzliche Schritte (einschließlich Schleifen oder Läppen) erfordern, um sicherzustellen, dass jede Komponente die gewünschte Passung und Oberfläche erreicht.

3. Ignorieren Sie Parallelität und Rechtwinkligkeit nicht

Parallelität und Rechtwinkligkeit sind zwei Toleranzen, die Sie priorisieren sollten, insbesondere wenn Sie mit mehreren Komponenten arbeiten. Sie sind besonders wichtig für Baugruppen, da selbst ein geringer Grad an Fehlausrichtung über die Entfernung zu einer noch größeren Fehlausrichtung führen kann, was sich letztendlich auf die Gesamttauglichkeit und Qualität des Teils auswirkt.

4. Richten Sie Toleranzerwartungen an der Bearbeitbarkeit des Materials aus

Teile werden häufig aus bestimmten Materialien konstruiert, um bestimmte physikalische, chemische oder Leistungseigenschaften bereitzustellen, die für die Endanwendungen vorteilhaft sind. Sie müssen jedoch auch berücksichtigen, wie sich diese Eigenschaften auf die Bearbeitbarkeit des Werkstücks auswirken. Zum Beispiel sind gehärtete Stähle viel schwieriger zu fräsen als Kunststoffe.

Je weicher ein Material ist (je niedriger seine Härte), desto schwieriger wird es für das Material, engere Toleranzen einzuhalten. Weiche Silikone und Harze können sich während des Schneidvorgangs biegen, und Kunststoffe wie HDPE, Nylon und andere erfordern möglicherweise zusätzliche Werkzeuge, um bestimmte Toleranzen zu erreichen.

5. Design unter Berücksichtigung des Endkontrollprozesses

Je schwieriger ein Teil oder Merkmal zu bearbeiten ist, desto schwieriger wird es für Sie, seine Toleranzen zu messen – in einigen Fällen benötigen Sie möglicherweise sogar spezielle Geräte, um bestimmte Merkmale richtig zu messen. Kleinere Teile oder Teile mit besonders kleinen Merkmalen sind im Allgemeinen schwieriger herzustellen und zu prüfen (Merkmale kleiner als 0,005 Zoll sind mit bloßem Auge schwer zu erkennen). Wenn enge Toleranzen erforderlich sind, ist es wichtig, über die richtige Ausrüstung und Werkzeuge zu verfügen, um diese Toleranzen genau zu prüfen, zu messen und zu überprüfen. Enge Toleranzen sind nur so genau wie die Werkzeuge, mit denen Sie sie messen können.

Die richtige geometrische Dimensionierung und Tolerierung bringt zahlreiche Vorteile

Um sicherzustellen, dass Ihre Teile die gewünschten Toleranzen einhalten können, müssen Materialauswahl, Teiledesign und Herstellungsprozess sorgfältig berücksichtigt werden. Das kosteneffiziente Erreichen dieser Toleranzen kann aufgrund der Anzahl von Variablen und Prozesssteuerungen schwierig sein, die erforderlich sind, um alle umweltbedingten und mechanischen Faktoren zu berücksichtigen, die während der Produktion eine Rolle spielen.

Glücklicherweise kann die Zusammenarbeit mit einem On-Demand-Fertigungspartner wie Fast Radius den Prozess vereinfachen. Unser Team arbeitet eng mit jedem Kunden zusammen, um Teiledesigns zu optimieren, um kostspielige Überarbeitungen in der Folge zu vermeiden – und gleichzeitig sicherzustellen, dass die intern bearbeiteten Teile jedes Mal genaue, enge Toleranzen erreichen. Kontaktieren Sie uns noch heute, um mehr zu erfahren.