Ihre enge Toleranz könnte sich ernsthaft auf die Teilekosten auswirken

Wo braucht man wirklich enge Toleranzen?

Die Grundlagen der Beschaffung von Kleinteilen – Abmessungen , Toleranzen und Materialien — haben viel damit zu tun, ob ein Teil für die Herstellbarkeit optimiert ist.

Toleranzen wirken sich auf das Produktdesign, die Fertigung und die Qualitätskontrolle aus und sind daher entscheidend für die erfolgreiche Leistung eines Endprodukts. Daher ist die Bestimmung von Toleranzen und der Menge akzeptabler Abweichungen bei bearbeiteten oder geschnittenen Teilen eine kritische Komponente der Qualitätskosten.

Bei einer Angebotsanfrage kann man versucht sein, von einer sehr engen Toleranz auszugehen – vielleicht die engstmögliche Toleranz – sollte Ihre Standardauswahl sein. Stattdessen ist es wichtig, ein Gleichgewicht zwischen übermäßigen Kostensenkungen und der Implementierung unnötiger Anforderungen zu finden.

Potenzielle Kosten der Bearbeitung mit engen Toleranzen

Kunden fragen manchmal, warum ein Teil so teuer ist, ohne zu wissen, dass sich die Toleranzen um nur eine weitere Dezimalstelle erweitern kann die Kosten um den Faktor zwei oder drei erhöhen. Das liegt daran, dass eine engere Toleranz eine größere Sorgfalt bei der Herstellung und Inspektion erfordert, um die Genauigkeit zu gewährleisten.

Die Realität ist, je enger die Toleranz, desto wahrscheinlicher ist es, dass Sie die folgenden Kosten zu Ihrem Teil hinzufügen müssen:

• Häufigere Qualitätskontrollen
• Fortgeschrittenere oder spezialisiertere Inspektionsausrüstung
• Häufigere Werkzeugwechsel
• Geringere Ausbeute an akzeptablen Endteilen
• Höhere Ausschussraten
• Höherer Rohmaterialverbrauch durch Teileausfall

Neben der Auswirkung auf die Kosten von Teilen und Baugruppen beeinflusst die Angabe enger Toleranzen, welche Werkzeuge und Maschinen verwendet werden müssen und welche Schneidetechnik eingesetzt wird – was sich wiederum auf die Kosten auswirkt.

Sie müssen sich fragen:Verwendet die wirtschaftliche Methode Maschinen mit den erforderlichen Nenntoleranzfähigkeiten? Wenn nicht, könnte eine enge Toleranz zu einer sehr teuren Produktionsmethode führen.

Zugehörige Infografik: Kurzanleitung zur Auswahl der richtigen Metallschneidemethode

Außerdem können die Komponententeile um so schwieriger zusammenzubauen sein, je enger die Toleranzen sind. Das bedeutet, dass nachgelagerte, enge Toleranzen auch die Montagekosten aufgrund von erhöhtem Arbeitsaufwand und höheren Ausschussraten erhöhen können.

Einige Standards für Standardtoleranzen

Es gibt Standards für verschiedene Branchen, wobei Toleranzen auf der Grundlage von Faktoren wie Funktion, Material, Maschine und Prozess empfohlen werden. Es gibt auch Handbücher, technische Leitfäden und Datenblätter, die Standardtoleranzen für eine Vielzahl von Produkten und Prozessen enthalten.

Tatsächlich nennen die meisten Zeichnungen eine Standardtoleranz unter der Überschrift „sofern nicht anders angegeben.“

Dies ist ein Hinweis darauf, dass, sofern kein spezieller Toleranzwert angegeben ist, die Standardtoleranz verwendet werden sollte – variierend durch die andere Konvention, wie viele Werte rechts vom Dezimalkomma dargestellt werden, selbst wenn diese Werte Null sind.

Warum eine Standardtoleranz nicht immer die beste Option ist

Die Standardtoleranzen zu akzeptieren, ohne zu wissen, ob sie wirklich notwendig sind, oder sie einfach überhaupt nicht zu beachten, kann die Kosten unnötig in die Höhe treiben. Hier sind nur einige gängige Beispiele:

• Eine zusätzliche Dezimalstelle der Toleranz wird nicht aus technischen Gründen angegeben – das heißt, nicht, weil das bestimmte Teil dieses Maß an Präzision erfordert – sondern weil „es schon immer so gemacht wurde.“
• In einem Projekt mit einer Reihe von Komponenten, die aufgrund der Art und Weise, wie sie zusammenpassen müssen, eine Toleranz von ±0,001 erfordern, wird ein separates Teil automatisch mit derselben Toleranz spezifiziert – obwohl das Teil nicht mit den anderen interagiert und möglicherweise oder benötigen möglicherweise nicht die gleiche enge Toleranz.
• Bei dem Versuch, mechanische Zeichnungsetiketten konsistent auf denselben Dezimalpunkt zu bringen, wird eine Null versehentlich falsch gesetzt , wobei eine Toleranz von ±0,001 anstelle von ±0,010 angegeben wird.
• Zwei Teile, die nicht richtig zusammengepasst haben, werden mit engeren Toleranzen erneut spezifiziert – aber der ursprüngliche Fehler war darauf zurückzuführen, dass die Teile mit zwei unterschiedlichen losen Toleranzen geschnitten wurden.

Brauchen Sie wirklich ± 0.001 vs. ± 0.01 (oder ± 0.1)?

Auch wenn die Idee der Null-Toleranz-Bearbeitung oder des Schneidens verlockend klingen mag, ist es wichtig anzuerkennen, dass es wirklich keine „Null-Toleranz“ gibt.

Aber zweifellos gibt es Zeiten, in denen eine sehr enge Toleranz absolut obligatorisch ist — wenn der Unterschied zwischen einem Produkt, das funktioniert, und einem, das nicht funktioniert, darin besteht, Maßtoleranzen in Dezimalstellen zu verwenden, die viel weiter gehen, als Sie ursprünglich erwartet haben.

In diesen Szenarien können sich kleine Abweichungen in den Abmessungen jedes Teils vervielfachen, insbesondere bei komplexen Baugruppen, was zu Toleranzaufbau und inakzeptablen Abweichungen im beabsichtigten Design führt.

Wenn eine Toleranz jedoch enger ist, als Sie wirklich brauchen, werden Sie am Ende dafür bezahlen. Aber wenn Sie die Endverwendung, den Bestimmungsort des Teils und die Aufgaben des Teils sorgfältig berücksichtigen, können Sie:

• Unterscheiden Sie zwischen kritischen und unkritischen Toleranzen
• Vermeiden Sie unnötig enge Toleranzen
• Minimieren Sie Ihre Qualitätskosten

Beispiel einer engen Risikotoleranz

Manchmal können Wechselwirkungen innerhalb eines Teils dazu führen, dass eine enge Toleranz unpraktisch oder schwieriger (und kostspieliger) zu erreichen ist.

Beispielsweise sagte ein Kunde von Metal Cutting, dass er „ein einfaches Teil“ benötigte:einen Festkörper mit einer Länge und einem Durchmesser, die mit einer engen Toleranz von vier Dezimalstellen (±0,000X) spezifiziert sind. Bei der Suche nach Details stellten wir jedoch fest, dass das Teil einen großen Eckenradius ohne scharfe Kanten benötigte – eine Wechselwirkung, die den eng tolerierten Durchmesser gefährden würde

Darüber hinaus benötigte das Teil eine glatte Oberflächenbeschaffenheit, die ein mechanisches Polieren erfordern würde, was wiederum Material entfernen und die spezifizierte enge Toleranz beeinträchtigen würde.

Nachdem wir diese kritischen Details aufgedeckt hatten, konnten wir glücklicherweise mit dem Kunden zusammenarbeiten und die Spezifikationen anpassen, um ein Teil herzustellen, das für den beabsichtigten Zweck geeignet ist.

Verwandter Artikel:Schlüsselparameter für die Auswahl einer 2-Achsen-Präzisionsschneidemethode

Entscheidung für eine lockere Toleranz in der Designphase

Die gute Nachricht ist, dass es viele Fälle gibt, in denen eine lockerere Toleranz durchaus akzeptabel sein kann.

Abhängig von der Endverwendung eines Produkts können Sie sich beispielsweise tatsächlich für eine standardmäßige Standardtoleranz entscheiden, wenn das Risiko eines Ausfalls des Produkts gering ist oder keine schwerwiegenden Folgen hätte.

Konstrukteure programmieren ihre Software manchmal automatisch auf eine bestimmte Toleranz, was dazu führt, dass alle Abmessungen mit derselben Toleranz angegeben werden, unabhängig davon, ob dies erforderlich ist oder nicht. Dies kann zu unnötig engen Toleranzen und unnötigen Kosten führen .

Wo es möglich ist, es sei denn, eine enge Toleranz ist für die richtige Passform oder Funktion des endgültigen Teils oder der Baugruppe erforderlich, kann die Entscheidung in der Designphase für eine lockere Toleranz dazu beitragen, die Entwicklungs- und Produktionskosten niedrig zu halten.

Und natürlich ist es wichtig, die Rolle zu berücksichtigen, die die Komplexität und die Abmessungen eines Designs sowie seine Toleranzen letztendlich bei den Herstellungskosten der Teile spielen.

Einige vernünftige Tipps zur Auswahl von Toleranzen

Was ist also eine angemessene Toleranz für bearbeitete Teile oder abgeschnittene Teile? Bevor Sie sich auf die Bearbeitung oder das Schneiden mit engen Toleranzen festlegen, sollten Sie Folgendes berücksichtigen:

• Wie funktioniert das Teil in seiner Endanwendung?
• Welche Toleranzen sind wichtig für die Umgebung, in der das Teil verwendet wird?
• Interagiert das Teil mit einem oder mehreren anderen Teilen? Wenn nicht, benötigen Sie möglicherweise keine so enge Toleranz. Wenn dies der Fall ist, müssen Sie sich des Potenzials einer Toleranzanhäufung bewusst sein.
• Wenn das gleiche Teil unterschiedliche Attribute hat, die Toleranzen erfordern – z. B. sowohl ein Durchmesser als auch ein Radius –, welches ist die kritischere Abmessung?
• Gibt es, wie im obigen Kundenbeispiel, eine sehr enge Toleranz, der möglicherweise eine Wechselwirkung innerhalb des Teils entgegenwirkt und die daher nicht praktikabel ist?
• Sind Sie bereit, ein Teil zu testen, das leicht außerhalb der Spezifikation liegt, um zu sehen, ob eine lockerere Toleranz für Ihre Anwendung funktioniert?

Eine fundierte Entscheidung darüber zu treffen, wie eng eine Toleranz wirklich sein muss, kann Ihnen dabei helfen, die Produktqualität sicherzustellen, die Herstellbarkeit zu optimieren und die Markteinführungszeit zu verkürzen.

Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie nicht wissen oder unsicher sind, welche Toleranzen für Ihre Anwendung geeignet sind. Sie und Ihr Fertigungspartner können die Entscheidungspunkte gemeinsam durchgehen, um Ihnen dabei zu helfen, die unternehmenskritischen Toleranzen für Ihre Teile zu identifizieren. Fragen Sie einfach!

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