Já aconteceu com você que algumas peças estavam mal encaixadas ou eram de baixíssima qualidade? Impreciso Tolerâncias de peças CNC significa que os erros não são apenas caros, mas também levam muito tempo para serem corrigidos. No entanto, estes problemas podem ser resolvidos e obter melhor funcionalidade e ajuste através da compreensão e utilização da tolerância correta.
As tolerâncias convencionais das peças de fabricação são definidas como a variação aceitável de um tamanho de formato ideal. As tolerâncias corretas garantem que as peças sejam montadas da maneira correta, agilizam o trabalho, reduzem o número de defeitos e melhoram a eficácia dos produtos finais.
Neste artigo você conhecerá vários Tolerâncias de peças de usinagem CNC como tolerâncias dimensionais, geométricas e de acabamento superficial que afetam seu projeto de usinagem.
As tolerâncias são o limite de tamanho permitido na usinagem CNC. Em termos simples, é uma gama de tamanhos aceitáveis. Em termos simples, é uma gama de tamanhos aceitáveis. Estas especificações definem parâmetros estritos para os quais uma característica de uma peça deve ser projetada para funcionar conforme necessário e estar em conformidade com os requisitos do projeto. A tolerância às dimensões, geometrias e acabamentos superficiais é crucial para a fabricação de um produto e sua aplicação. Agora, vamos nos aprofundar em cada tipo.
As tolerâncias são das seguintes categorias, a saber; tolerâncias geométricas e tolerâncias dimensionais. Este último diz respeito ao desvio aceitável do tamanho de características como comprimento, largura, altura e diâmetro do produto. Estes são principalmente na forma de valores máximos e valores mínimos. Em outras palavras, especifica o intervalo dentro do qual a medição real do recurso deve cair.
● Dimensões Lineares: Estes incluem tolerâncias relacionadas com dimensões lineares da peça de trabalho, por exemplo, os comprimentos e os diâmetros. Por exemplo, num diâmetro de furo, uma tolerância de 10 mm + 0,05 mm significa que o furo não deve ser inferior a 10 mm e pode ter até 10,05 mm.
● Dimensões Angulares: Posições das duas superfícies uma em relação à outra, como 90° entre duas superfícies com uma tolerância de ± 0,5°.
● Circularidade e desvio circular: Em aplicações como furos ou superfícies cilíndricas, o controle de circularidade é necessário para ajuste e operação.
Nos processos de montagem, portanto, deve haver tolerâncias dimensionais corretas para alinhamento com peças e correlação de recursos e encaixe. O controle rigoroso das dimensões significa que os componentes devem ter as folgas funcionais necessárias sem a necessidade de ajustes adicionais.
As tolerâncias geométricas envolvem o controle da forma, orientação, posição e qualidade geral dos recursos de uma peça. Embora as tolerâncias dimensionais estejam relacionadas à medição, as tolerâncias geométricas foram estabelecidas para controlar a forma e a orientação dos recursos.
Tolerâncias de formulário:
Estes definem as tolerâncias aceitáveis em relação à forma de um recurso.
● Planicidade: Define a superfície como coplanar com outra ao vedar uma superfície ou unir dois componentes.
● Retidão: Determina o quanto uma linha pode estar fora de ser reta. É útil para recursos como eixos e arestas.
● Circularidade: Especifica a tolerância aceitável para um círculo verdadeiro em muitas seções circulares ou cilíndricas de um produto.
Tolerâncias de orientação:
Eles definem a tolerância de ângulo ou orientação entre dois recursos.
● Perpendicularidade: Ajuda a verificar se a superfície está perpendicular à outra.
● Paralelismo: Descreve dois pontos ou arestas afirmando que duas superfícies são paralelas entre si ao longo do comprimento total.
● Angularidade: Um elemento geométrico que regula a orientação relativa de dois planos que não se destinam a ser adjacentes ou paralelos.
Tolerâncias de localização:
Referem-se à quantidade de desvio permitido de um recurso de um ponto de referência ou linha.
● Tolerância de posição: Usado para posicionar um recurso, por exemplo, o centro de um furo em relação a um eixo ou ponto. Eles são necessários para confirmar que conjuntos, componentes ou peças se ajustam como deveriam.
● Concentricidade: Define a orientação de dois elementos circulares entre si como concêntrica.
Tolerâncias de desvio:
Runout é uma medida da quantidade pela qual uma peça rotativa se desvia de circular ou reta. Particularmente, é importante para peças como eixos ou rodas, que por sua vez giram e onde a concentricidade dos furos é crucial.
As tolerâncias de acabamento superficial determinam a qualidade da superfície da peça CNC e indicam a textura, suavidade e rugosidade. Essas tolerâncias são cruciais para peças que exigem ajuste direto ou forçado, como em superfícies de contato e atrito. Além disso, onde a aparência dos requisitos funcionais exige tolerâncias rigorosas, como em peças desgastadas ou corroídas.
● Ra (média de rugosidade): Ra é o parâmetro de textura de superfície mais comumente usado. É definido como um valor médio aritmético da altura do pico ao vale do perfil de superfície. Um valor Ra mais baixo é preferido, pois significa que a superfície tem menos rugosidade superficial.
● Rz (Altura Máxima Média do Perfil): Rz é a média da diferença absoluta entre o pico máximo e o vale mínimo ao longo de um determinado comprimento. Oferece uma ideia melhor da rugosidade da superfície.
● Rt (Altura Total do Perfil): Rt refere-se à altura total em um comprimento de amostragem, que representa o pico mais alto e o vale mais baixo da rugosidade da superfície.
Uma melhor rugosidade superficial é desejável para menor atrito e mínimo contato com desgaste superficial. Embora uma rugosidade superficial pobre possa ser preferida para aplicações como contatos adesivos que necessitam de melhor aderência. O acabamento superficial também pode afetar o comportamento de corrosão e fadiga da peça. Ambos são cruciais para indústrias como a aeroespacial e a automotiva.
Aqui estão os parâmetros comuns que impactam as tolerâncias de usinagem CNC;
A escolha do material para uma peça específica determina a facilidade com que a peça pode ser usinada com a tolerância exigida. Alguns materiais, como aço ou alumínio, são mais fáceis de usinar para produzir produtos valiosos com uma tolerância fina do que outros, como plásticos e compósitos. Porque tendem a inchar ou encolher com as mudanças de temperatura.
A precisão da máquina CNC é um fator primordial. A maior precisão da máquina permite que uma tolerância mais restrita seja alcançada. Assim, é importante utilizar equipamentos testados e ajustados ao longo do tempo.
As tolerâncias exigidas não podem ser mantidas à medida que a ferramenta se desgasta. Por esse motivo, as ferramentas devem ser inspecionadas e calibradas regularmente, pois essas dimensões podem mudar quando usadas por muito tempo.
Vamos descobrir alguns dos principais padrões de tolerância CNC;
ISO, ASME e DIN são alguns padrões de tolerância para peças CNC. Os fabricantes devem atender a certas tolerâncias padrão. Por exemplo, a ISO 2768 é um padrão geral de tolerâncias para produtos industriais e especifica tolerâncias para dimensões e proporções geométricas em engenharia.
Os graus de tolerância incluem IT0, IT1 e IT2 que descrevem o grau de tolerância para um nível específico de precisão. Entre estas três tolerâncias, a IT0 é mais precisa, mas não pode ser realizada a um custo razoável. Dependendo da qualidade do produto, o tamanho necessário pode ser ajustado por uma tolerância específica.
Aqui estão as indústrias comuns que usam tolerâncias de usinagem CNC para ajuste e montagem perfeitos das peças;
Espera-se que as peças aeroespaciais atendam a pequenas tolerâncias (na faixa de ±0,002 mm ou melhor). Pequenos desvios são fatais, especialmente em peças como pás de turbinas.
As tolerâncias automotivas dependem da aplicação específica da peça. Componentes com tolerâncias de alto desempenho de ±0,1 mm podem ser usados, enquanto peças menos extenuantes, como os painéis da carroceria, podem ter tolerâncias ligeiramente maiores.
Componentes médicos como implantes e instrumentos cirúrgicos deveriam ter demandas de um nível de tolerância ainda maior; cerca de ± 0,01 mm. Uma vez que estes são normalmente usados para executar funções médicas altamente sensíveis.
Em produtos eletrônicos, como conectores e placas de circuito, as dimensões de ajuste e interface são frequentemente especificadas com uma tolerância de precisão de ±0,02 mm a ± 0,1 mm.
Exemplo comum:
As pás da turbina aeroespacial exigem alta precisão, exatidão dimensional e geometrias de 0,01 mm. As peças da carroceria automotiva podem ser fabricadas com tolerâncias de 0,2 mm devido a diferenças de segurança e funcionalidade.
Os fatores comuns incluem;
A geometria contribui com um grande aspecto da interpretação de papéis em tolerâncias restritas. É por isso que peças com paredes finas, furos profundos ou outras características pequenas são difíceis de produzir com precisão. Os projetistas devem evitar incluir recursos que sejam difíceis de usinar ou propensos a distorções. É interessante notar que a aplicação de projetos simples e simétricos pode resultar em tolerâncias mais estáveis.
Os projetistas são aconselhados a consultar os maquinistas desde o estágio de projeto para ajudá-los a saber se uma peça pode ser fabricada dentro dos limites de tolerância especificados. É útil considerar abertamente as questões do processo de usinagem, seleção de materiais e ferramentas necessárias na fabricação para abordar o projeto para capacidade de fabricação (DFM). Além disso, permite a identificação de potenciais problemas antes que se tornem fontes significativas de despesas.
O empilhamento de tolerância é uma tolerância combinada ou acumulada de cada componente adicionado em uma montagem. Particularmente, a abordagem é usada quando diferentes componentes com valores de tolerância individuais são unidos. Porque a diferença cumulativa pode criar um deslocamento e um mau funcionamento. Por exemplo, cada peça de uma montagem pode ter uma tolerância de ±0,1 mm, mas o resultado final pode ser de ±0,3 mm ou mais.
Para reduzir a tolerância ao empilhamento, os projetistas devem focar na dimensão crítica que tem impacto no funcionamento da montagem. Os efeitos podem ser minimizados empregando tolerâncias de pior caso ou usando um controle de tolerância seletivamente mais rígido em recursos críticos. Além disso, recursos como furos autolocalizados ou pinos de alinhamento também podem reduzir erros de posicionamento nas montagens.
As máquinas CNC atuais oferecem melhores controles e sistemas precisos para obter tolerâncias exatas ou mais próximas. Por exemplo, máquinas CNC multieixos permitem a criação precisa de peças complexas muito mais do que o esperado se um único eixo fosse usado. O software CNC também contribui igualmente. Ferramentas como os sistemas CAD/CAM permitem a simulação e a geração do caminho da ferramenta para atingir a tolerância desejada.
A automação melhorou muito a possibilidade de alcançar maior tolerância na produção. Braços robóticos e outras máquinas CNC computadorizadas minimizam erros e tornam a operação mais precisa para uso repetido. Esses equipamentos incluem scanners a laser e máquinas de medição por coordenadas (CMMs). Eles fornecem feedback sobre as dimensões das características da peça em tempo real, para facilitar as comunicações que confirmam se a peça está ou não dentro da tolerância exigida antes de ser enviada para outras estações para processamento adicional.
No entanto, é um desafio alcançar tolerâncias estreitas. Devido a questões como variações no material, degradação da ferramenta ou máquina e fatores ambientais como temperatura. Geometrias complexas também podem ser problemáticas, assim como montagens de múltiplas peças, onde a tolerância total resulta no ajuste final.
Para melhorar a precisão da tolerância das peças CNC, os fabricantes podem:
● Use máquinas ideais, bem conservadas e eficientes, em vez de máquinas locais baratas.
● Os instrumentos de medição correspondentes devem ser escolhidos cuidadosamente.
● Selecione caminhos de ferramentas e estratégias de corte que reduzam ou eliminem a deflexão da ferramenta.
● Implementar tecnologias CNC de alta tecnologia e softwares de simulação e otimização.
● Faça inspeções de qualidade de rotina e incorpore as respostas no processo de produção.
Para encontrar a tolerância correta para usinagem CNC, siga estas etapas:
● Conheça o objetivo da peça: Considere a função da sua peça e o uso pretendido. Certas seções exigem maior precisão em sua fabricação.
● Verifique o projeto: Veja o design da peça. Deve manter especificações detalhadas no arquivo CAD.
● Considere o material: Alguns materiais podem ter tolerâncias mais restritas do que outros. Portanto, considere as propriedades e capacidades dos materiais.
● Conheça a capacidade da máquina: A tolerância de corte depende da máquina CNC utilizada, com diferentes máquinas oferecendo diversos níveis de capacidade.
● Equilibre custo e precisão: Tolerâncias mais restritas custam mais. Decida o que você precisa.
● Protótipos de teste: Construa protótipos com vários níveis de tolerância para garantir que eles serão montados e funcionarão corretamente.
No geral, se você reduzir a variação e simplificar seu projeto, o desempenho do produto poderá aumentar, reduzindo as despesas de fabricação. Para obter especificações exatas das peças, é necessário maquinário mais preciso e o processo leva mais tempo. Além disso, mais material pode ser desperdiçado. Portanto, os fabricantes devem concentrar-se nas dimensões críticas e decidir se são necessárias tolerâncias mais rigorosas para o desempenho. Ao mesmo tempo, precisam encontrar formas de reduzir os custos de produção.
A evolução da tecnologia CNC aumentou hoje em dia. Assim, pode-se esperar uma tolerância mais rigorosa num futuro próximo. Incorporar avanços em automação, IA e aprendizado de máquina no processo de produção pode produzir produtos de melhor valor e com boa relação custo-benefício. A miniaturização está aumentando e indústrias como a aeroespacial e a tecnologia médica estão usando materiais de qualidade superior. Isso colocará mais pressão na precisão do CNC. Como resultado, a precisão CNC continua a ser uma área de crescimento e desenvolvimento.
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