Los grados de precisión que se pueden lograr con las máquinas CNC son extremadamente altos. Ciertas máquinas tienen la capacidad de lograr precisiones de hasta +/-0,0025 mm. Fresar un componente en una máquina CNC con la máxima precisión requiere una importante inversión de dinero y tiempo. Aún así, también produce resultados de la mejor calidad. Este factor determina las tolerancias en el mecanizado. Debido a que varios componentes necesitan diferentes niveles de precisión, lo mejor para una organización es que el diseñador identifique la tolerancia particular requerida para cada componente.
¿Qué son las tolerancias?
En pocas palabras, las tolerancias son medidas que indican la cantidad de precisión que se requiere para un artículo que desea fabricar. Para ser más específicos, las tolerancias de mecanizado denotan la cantidad de fluctuación permitida en las dimensiones finales o valores predichos de un artículo.
Los maquinistas miden las tolerancias usando números numéricos, frecuentemente acompañados por un signo que parece ±. Para un componente cuya longitud es de 2,550 pulgadas, por ejemplo, puede decidir aplicarle una tolerancia de ±0,001 pulgadas. Esto implicaría que el producto terminado podría tener una longitud diferente que oscila entre 2,549 pulgadas y 2,551 pulgadas. Suponga que un componente con una altura de 1,5 pulgadas tiene una tolerancia de ±0,005 pulgadas. En ese caso, el componente terminado debe tener entre 1,495 y 1,505 pulgadas para calificar para la inspección de calidad.
Al crear un producto, los fabricantes y los servicios de mecanizado CNC pueden determinar el nivel adecuado de precisión a utilizar en función de las tolerancias de mecanizado especificadas. Se necesita más precisión si hay menos margen de error, lo que se conoce como una tolerancia más estricta en el mundo de la fabricación. Cuanto mayor sea la tolerancia, que también puede denominarse más flexible, menos precisión se requiere.
Tipos comunes de tolerancias en el mecanizado CNC
Cuando se trata de determinar las medidas del producto, las tolerancias de ingeniería son una necesidad que debe cumplirse absolutamente. Los componentes generalmente se fabricarán siguiendo un grado de tolerancia general, a menos que el cliente proporcione requisitos de tolerancia específicos.
Antes de entregarlo al mecanizado CNC, el diseñador primero debe establecer las tolerancias del componente para las características necesarias. Esto asegura la satisfacción del cliente y reduce los gastos asociados con el reacondicionamiento en el taller de máquinas CNC.
cuando hablamos de caracteristicas apropiadas, nos referimos a que no es necesario establecer tolerancias para cada dimensión. Esto tiene el efecto contrario al que se pretendía, ya que agregar especificaciones a cada métrica resultaría en un componente muy costoso.
Por lo general, solo lo especificamos para aquellos elementos de un componente que son necesarios para que se empareje con otras partes. Cuando logramos esto, confirmamos que los componentes funcionarán según lo previsto y encajarán en el ensamblaje. La siguiente es una descripción general de los numerosos tipos de tolerancias que se pueden aplicar a las piezas mecanizadas:
Tolerancias generales
| Rango de dimensión lineal (mm) | f (bien) | m (medio) | C (grueso) | V (muy grueso) |
| 0.5 hasta 3 | +0.05 | +0.1 | +0.2 | – |
| más de 3 hasta 6 | +0.05 | +0.1 | +O.3 | +0.5 |
| más de 6 hasta 30 | +0.1 | +0.2 | +0.5 | +1.0 |
| más de 30 hasta 120 | +0.15 | +0.3 | +0.8 | +1.5 |
| más de 120 hasta 400 | +0.2 | +0.5 | +1.2 | +2.5 |
| más de 400 hasta 1000 | +0.3 | +0.8 | +2.0 | +4.0 |
| más de 1000 hasta 2000 | +0.5 | +1.2 | +3.0 | +6.0 |
| más de 2000 hasta 4000 | – | +2.0 | +4.0 | +8.0 |
Las métricas lineales y angulares, los chaflanes y otras características redondeadas pueden describirse utilizando tolerancias generales. Estas tolerancias definen las tolerancias estándar para cuatro clases distintas, cada una basada en el rango que puede tomar la dimensión de un componente.
Estas clasificaciones se presentan en un cuadro que divide los distintos niveles de tolerancia en muy grueso, grueso, medio y fino.
Las Normas Internacionales proporcionan el rango para cada tolerancia especificada para un soporte de dimensión dado. Esas normas internacionales son EN 20286, ISO 286, JIS B 0401, ISO 1829, ANSI B4.1, ISO 2768 y ANSI B4.2.
Tolerancias límite
Representamos la tolerancia límite como los valores permitidos más pequeño y más grande para una dimensión dada. Con respecto al ensamblaje, la dimensión apropiada de los componentes creados debe estar entre estas dos posiciones.
Por ejemplo, si la tolerancia límite para una medición se especifica como 12…12,5 milímetros, el resultado final debe estar en algún punto intermedio de estas dos limitaciones.
Tolerancias unilaterales
En la práctica de la tolerancia unilateral, el rango de valores aceptables se define en una sola dirección. En otro sentido, solo permitimos la variación de un lado del valor que se considera nominal.
Tomemos, por ejemplo, un eje con un diámetro de 70 milímetros que debe insertarse en un orificio de tamaño idéntico. Supongamos que el diámetro del eje es incluso un poco más grande que 70 milímetros. En ese caso, no será posible insertarlo en el orificio.
Como resultado, no podemos utilizar los ejes que se fabricaron con un diámetro de más de 70 milímetros. Esto daría como resultado un mayor desperdicio y alargaría el tiempo de respuesta.
Se aplican tolerancias unilaterales a estos componentes para evitar este problema. Para este eje se ha acordado un rango de tolerancia de 70 +0,00/- 0,05 mm. Los diámetros más grande y más pequeño de los ejes permitidos se encuentran dentro de este rango de 70,00 y 69,95 milímetros, respectivamente.
Una de las muchas ventajas de utilizar la tolerancia unilateral es la sencillez con la que podemos comprobarla. Podemos estandarizar un calibre de avance ya que las dimensiones cambian solo en un lado, y el valor superior permanece igual. Esto nos permitirá examinar más rápidamente y con menos esfuerzo.
Tolerancias bilaterales
La tolerancia tanto a la izquierda como a la derecha del valor nominal o del perfil real se conoce como "bilateral". Si el valor nominal es de 30 milímetros, una tolerancia de +/- 0,05 milímetros en ambos lados indicaría un rango de 29,95 milímetros a 30,05 milímetros.
Tolerancias y dimensiones geométricas (GD&T)
El estándar de tolerancias de dimensión puede mejorarse mediante el uso de tolerancias y dimensionamiento geométrico (GD&T). Además de garantizar que el valor final se mantenga dentro de los límites especificados, también especifica las propiedades dimensionales de concentricidad, suavidad y posición real.
La medición final debe cumplir con estos estándares para ser aceptada. Aunque GD&T no es tan común como otras tolerancias, es crucial en la fabricación CNC. GD&T ofrece opciones para garantizar la precisión dimensional de varias características, lo que es especialmente útil para estas piezas debido a sus requisitos típicamente estrictos.
Factores que afectan las tolerancias de mecanizado
Al establecer tolerancias, hay muchos elementos diferentes que deben tenerse en cuenta. Los siguientes son algunos ejemplos de estos:
Material
Al determinar las tolerancias de mecanizado para un proyecto, es necesario considerar los materiales utilizados. La cantidad de tolerancia que se puede lograr con varios materiales depende de varios factores, incluidas las propiedades de los propios materiales. Algunos ejemplos de estos aspectos son los siguientes:
- Dureza: Mecanizar materiales más blandos con tolerancias más estrictas puede ser un desafío debido a la mayor dificultad para hacerlo. Esto se debe principalmente a que sus dimensiones pueden cambiar cuando la herramienta de corte entra en contacto con ellos. Deberá tener más paciencia cuando trabaje con materiales de esta consistencia más blanda.
- Abrasividad: Los materiales que son ásperos y arenosos a menudo son difíciles para las herramientas de corte e incluso pueden hacer que el equipo se desgaste más rápidamente. Debido a la naturaleza de estos materiales, obtener una cierta tolerancia es un desafío ya que cualquier modificación a la herramienta de corte puede resultar en una disminución de la precisión. Cuando se trabaja con materiales abrasivos, es una práctica común que el técnico cambie la herramienta muchas veces durante el transcurso de la operación de mecanizado.
- Estabilidad al calor: La mayoría de los materiales que no son metales se ven afectados por este problema. Durante el proceso de mecanizado, a medida que aumenta la temperatura, estos materiales comienzan a deformarse y pierden su forma original. Debido a esto, las técnicas que pueden usarse en ese material específico son limitadas.
Tipo de mecanizado
Debido a que ciertos métodos de maquinado son más exactos que otros, las posibles tolerancias para el producto terminado se verán considerablemente afectadas por el método utilizado para el maquinado.
Enchapado y acabados: Al calcular las dimensiones y tolerancias de un componente, es importante tener en cuenta los procedimientos de enchapado o acabado que se realizarán en el artículo. El enchapado y el acabado agregan cantidades muy pequeñas de material al exterior de un componente; sin embargo, estas adiciones aún provocan un cambio en las dimensiones generales del producto. Por lo tanto, deben tenerse en cuenta antes de que comience la fabricación.
Costo
Las tolerancias deben ser exactas, pero nunca más estrictas de lo absolutamente necesario. Esto se debe a que lograr tolerancias más estrictas tiene un costo financiero más alto. Suponga que su componente puede funcionar correctamente con una tolerancia de tres decimales. En ese caso, no hay necesidad de aumentarlo a cuatro decimales.
Inspección
El proceso de inspección se vuelve más desafiante y requiere más tiempo a medida que las tolerancias se reducen. Necesitan instrumentos de medición más precisos y procedimientos de inspección más completos. Esto provoca un aumento en los costos totales de producción del componente.
Cuando se tienen en cuenta estas consideraciones, junto con la aplicación adecuada de las tolerancias, los ingenieros pueden confiar en que sus diseños darán como resultado productos terminados con el tamaño y la forma adecuados.
¿Cómo puede encontrar la tolerancia adecuada?
Hay situaciones en las que elegir el nivel de tolerancia no es la parte desafiante. Se trata de estar seguro de haber elegido la mejor opción. Es esencial que las personas que diseñan productos o piezas calculen el margen de maniobra permitido para las tolerancias de un determinado artículo. Puede tener una influencia significativa en la determinación de la tolerancia adecuada, la cantidad de tiempo necesario para completar el proyecto y el costo asociado.
Al solicitar la “mejor calidad posible”, un cliente que trata con un servicio de mecanizado CNC corre el riesgo de gastar sin saberlo el doble de lo necesario. Porque Fresado CNC es inherentemente un proceso que requiere un alto nivel de precisión, incluso con tolerancias más flexibles, el resultado final suele estar muy cerca de lo que se especificó inicialmente. A continuación se proporcionan algunos consejos para ayudarle a tomar una decisión:
Considere el propósito de su parte
No es necesario que todas las piezas se fabriquen con tolerancias estrictas. El propósito específico de su pieza a menudo dicta el nivel de precisión requerido para el mecanizado. Por ejemplo, las piezas que no se combinan con otras no necesitan una gran precisión. Por lo tanto, no es necesario gastar mucho dinero en tolerancias estrictas cuando sus piezas realmente no las necesitan.
Encuentre un socio de mecanizado CNC confiable
Un fabricante de mecanizado CNC confiable y confiable significa casi todo para una tolerancia estricta. Ya sea ingeniero, desarrollador de productos o diseñador de piezas, se supone que debe especificar las tolerancias, los objetivos y las especificaciones deseados con los expertos antes de enviar su solicitud de fabricación en línea a una empresa de mecanizado CNC o creación rápida de prototipos. Esto le ayudará a ahorrar costes y tiempo.
Además, es muy importante recordar que si no solicita ni especifica ninguna tolerancia al enviar su pieza para producción, la mayoría de los servicios de mecanizado CNC utilizarán automáticamente sus tolerancias estándar, generalmente alrededor de ±0,005 pulgadas (±0,127 mm). Esta es una desviación muy pequeña imperceptible a simple vista, pero puede afectar cómo encaja su pieza final en el ensamblaje.
Conclusión
Ninguna empresa puede darse el lujo de dar por sentadas las tolerancias dimensionales. Si tenemos un buen conjunto de tolerancias de mecanizado, ayudará a aumentar la eficiencia del proceso y reducir los gastos al tiempo que conduce al éxito del proyecto en general. Precisión Runsom puede ayudarlo si está buscando una empresa con experiencia trabajando dentro de las tolerancias y puede ayudarlo a completar su proyecto con éxito.
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