EUTolleranza di lavorazione CNC: tipi e spiegazione
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Tolleranza di lavorazione CNC: tipi e spiegazione
I processi di lavorazione si sono evoluti in modo significativo nel recente passato. Tuttavia, nonostante i progressi, un aspetto rimane costante: non esiste una lavorazione perfetta. Indipendentemente dal processo produttivo scelto, c'è sempre una leggera differenza tra le misure indicate in un modello CAD e le dimensioni reali del pezzo prodotto.
Infatti, se si utilizzasse lo stesso processo di lavorazione e la stessa macchina CNC per provare a creare due parti identiche, ci sarebbero alcune differenze tra quelle parti.
Quindi, come possono i produttori garantire la coerenza nella produzione di beni di consumo? Qui è dove Tolleranze di lavorazione CNC entra.
In questo articolo ti illustrerò gli elementi essenziali di Tolleranze di lavorazione CNC. Continua a leggere per saperne di più sul concetto di tolleranze di lavorazione, su come vengono misurate e calcolate e sui diversi tipi di tolleranze di lavorazione CNC.
Cosa è Tolleranza di lavorazione?
La tolleranza di lavorazione, nota anche come precisione dimensionale, si riferisce alla deviazione massima consentita tra le misurazioni del progetto e le dimensioni finali. Di solito è indicato da un numero preceduto dal simbolo ±.
Ad esempio, se a una parte con una lunghezza del progetto di 10 mm viene assegnata una tolleranza di ±0.05 mm, le misure finali possono essere comprese tra 9.95 mm e 10.05 mm. Qualsiasi valore compreso in questo intervallo supererebbe il controllo di qualità.
Lavorazione CNC è noto per la sua estrema precisione e capacità di raggiungere tolleranze ristrette. Tuttavia, livelli elevati di precisione, indicati da tolleranze più piccole o più strette, aumenteranno significativamente i costi di lavorazione e i tempi di produzione. Poiché componenti diversi richiedono livelli di precisione diversi, è più conveniente assegnarne uno specifico Tolleranza della lavorazione CNC in base ai requisiti della parte.
In questo modo, gli operatori possono variare tra tolleranze più larghe o tolleranze strette secondo necessità.
Calcolo ed espressione di Tolleranze di lavorazione
Prima di addentrarmi nel calcolo vero e proprio delle tolleranze di lavorazione, ti illustrerò i termini di uso comune con cui devi avere familiarità.
Valore nominale o dimensione base – Questa è la misura fornita sul disegno CAD. Questo valore è teorico poiché i progettisti sanno che le misurazioni finali varieranno leggermente.
Dimensione reale - Come suggerisce il nome, questa è la dimensione finale del pezzo prodotto. L'obiettivo dei processi di produzione è garantire che le dimensioni effettive e le dimensioni di base siano il più simili possibile.
Limite superiore - Questa è la dimensione massima consentita di una parte. Se la dimensione del pezzo supera questo valore non è più utilizzabile.
Limite inferiore - Allo stesso modo, il limite inferiore è la dimensione minima consentita di una parte. Se la dimensione effettiva è inferiore a questo valore, la parte viene rifiutata.
Deviazione - Questa è la differenza massima consentita tra le misure del pezzo e il valore nominale. Esistono 2 tipi di deviazione: deviazione superiore e deviazione inferiore.
La deviazione superiore è un valore positivo calcolato come segue;
Deviazione superiore = Limite superiore – valore nominale
Allo stesso modo, la deviazione inferiore è un valore negativo calcolato come segue;
Deviazione inferiore = Limite inferiore – valore nominale
Ora che abbiamo compreso la terminologia associata alle tolleranze di lavorazione, entriamo nella parte matematica.
La tolleranza di lavorazione è la differenza tra i limiti superiore e inferiore di una misurazione. Con questa definizione diventa incredibilmente facile calcolare la tolleranza di una parte.
A titolo illustrativo, supponiamo che un tavolo con una lunghezza base di 100 mm abbia i seguenti limiti:
- Limite superiore – 110 mm
- Limite inferiore – 90 mm
- La tolleranza sarebbe la differenza tra le tolleranze limite;
- Tolleranza (t) = limite superiore – limite inferiore
- t = 110 – 90 = 20 mm
- In questo caso la banda di tolleranza può essere espressa anche come ±10 mm.
Tipi comuni delle tolleranze nella lavorazione CNC
Le tolleranze ingegneristiche sono un aspetto vitale della moderna lavorazione CNC. Aiutano i produttori a produrre parti di alta qualità e componenti intercambiabili nel caso della produzione di massa.
Ora che abbiamo familiarità con le nozioni di base sulle tolleranze nella lavorazione CNC, ti guiderò attraverso i diversi tipi di tolleranze.
Tolleranza geometrica
Le tolleranze ingegneristiche sono un aspetto vitale della moderna lavorazione CNC. Aiutano i produttori a produrre parti di alta qualità e componenti intercambiabili nel caso della produzione di massa.
Ora che abbiamo familiarità con le nozioni di base sulle tolleranze nella lavorazione CNC, ti guiderò attraverso i diversi tipi di tolleranze.
- Tolleranze generali
Le tolleranze generali, note anche come tolleranze di lavorazione standard, specificano le tolleranze tipiche per le parti lavorate più comunemente. Se un disegno tecnico non fornisce requisiti di tolleranza specifici, i macchinisti applicheranno tolleranze standard.
Le tolleranze di lavorazione standard si applicano a vari componenti, comprese le dimensioni lineari e angolari, nonché il raggio esterno e gli smussi. Si basano su standard internazionali e di solito sono presentati in un grafico. Ad esempio, l'ISO 2768 detta gli standard in Europa mentre l'ASME Y14.5 viene utilizzato negli Stati Uniti.
Tolleranze unilaterali
La tolleranza unilaterale specifica che la deviazione consentita può avvenire solo in una direzione. Ciò significa che può esserci una varianza positiva o una varianza negativa ma non entrambe.
Ad esempio, una tolleranza unilaterale di +0.00/-0.05 mm significa che le dimensioni finali possono essere inferiori al valore nominale di 0.05 mm. Tuttavia, una quota maggiore non sarebbe accettabile.
Le tolleranze unilaterali vengono spesso utilizzate per le parti montate su altre. Se tali parti fossero più grandi di quanto specificato, non entrerebbero nella loro posizione.
Diciamo che un tubo con un diametro di 20 mm entra in un foro dello stesso diametro. Se le misure del tubo superano i 20 mm quella parte diventa inutilizzabile. In tali casi, la varianza ammissibile sarebbe negativa.
Tolleranze bilaterali
A differenza della tolleranza unilaterale, la tolleranza bilaterale suggerisce che la deviazione consentita può essere in entrambe le direzioni. In altre parole, le dimensioni finali possono essere leggermente più grandi o leggermente più piccole rispetto alle misure specificate.
Ad esempio, se una parte con un diametro di 20 mm ha una tolleranza bilaterale di ±0.05 mm, i limiti superiore e inferiore sarebbero 20.05 mm e 19.95 mm. Tutti i valori compresi in questo intervallo di tolleranza sono quindi ammessi. 19.95 – 20.05 mm è un esempio di tolleranza limite, dove 19.95 è il limite inferiore e 20.05 è il limite superiore.
Le tolleranze bilaterali vengono generalmente utilizzate per le dimensioni esterne.
GD&T
Il dimensionamento e la tolleranza geometrica (GD&T) sono più completi delle tolleranze di lavorazione standard. Oltre alle dimensioni e alle relative variazioni consentite, questo sistema descrive anche in dettaglio ulteriori caratteristiche geometriche di una parte.
Ad esempio, se una panchina ha un'altezza di 500 mm e una variazione accettabile di 20 mm, ciò implica che una panchina con un'altezza di 480 mm da un lato e 520 mm dall'altro sarebbe comunque consentita. È qui che entra in gioco GD&T. In questo caso, delineerebbe che l'intento progettuale della funzionalità è una superficie piana.
Oltre alla planarità, GD&T comunica caratteristiche della parte quali rettilineità, circolarità, simmetria, concentricità, posizione, parallelismo e perpendicolarità.
Tolleranza dimensionale
Le tolleranze dimensionali stabiliscono limiti che si applicano solo alle dimensioni di una funzione. Questo controllo si applica solo alle misurazioni e non definisce altri aspetti di una caratteristica come forma, orientamento e profilo. I tipi comuni di quote che possono avere tolleranze includono quote lineari, angolari e radiali.
Ad esempio, un tavolo può avere una tolleranza di altezza di ±20 mm, il che significa che sarebbe accettato se fosse un po' più alto o più corto.
Tolleranza di posizione
La tolleranza di posizione è la deviazione massima consentita di un elemento dalla sua posizione reale. Come ho già discusso, le parti prodotte non possono corrispondere perfettamente ai disegni del progetto. Ciò vale anche per la posizione delle caratteristiche.
La “posizione reale” è la posizione teorica di un elemento e le dimensioni di base o nominali la delineano. La tolleranza di posizione definisce i limiti della posizione dell'elemento dalla posizione prevista. È particolarmente cruciale per l'accoppiamento delle parti in quanto facilita gli assemblaggi fluidi.
La tolleranza di posizione viene comunemente applicata a caratteristiche quali fori, sporgenze e sedi per chiavetta.
Tolleranza angolare
La tolleranza dell'angolarità controlla l'orientamento di una lavorazione che si trova ad angolo rispetto a una superficie di Riferimento. Si noti che l'angolarità non definisce la variazione dell'angolo tra le caratteristiche, ad esempio ±5 gradi. Piuttosto, delinea una zona di tolleranza costituita da due linee parallele che si trovano all'angolo specificato rispetto al datum. L'elemento di riferimento deve trovarsi in questa zona per essere accettato.
Il richiamo dell'angolarità è particolarmente utile per le parti che si accoppiano ad angolo. Questo controllo viene misurato utilizzando macchine di misura a coordinate (CMM), piastre angolari o piastre di superficie.
Tolleranza di runout
La tolleranza di runout è un tipo di controllo che stabilisce i limiti di quanto una particolare feature fluttua rispetto al datum quando la feature viene ruotata di 360 gradi attorno all'asse di datum. In altre parole, il runout specifica la quantità di variazione che può verificarsi quando una caratteristica viene ruotata attorno a un asse centrale.
Molte applicazioni in tutti i settori richiedono parti rotanti, il che rende la tolleranza alla rotazione abbastanza comune. Gli usi più diffusi includono mandrini, alberi, trapani, ingranaggi e ruote.
Tolleranza della finitura superficiale
La tolleranza della finitura superficiale mantiene il controllo della variazione consentita di una superficie della parte rispetto alla superficie nominale.
La finitura superficiale di una parte è costituita da tre componenti separati: ondulazione, disposizione e ruvidità superficiale. Quando gli operatori parlano di “finitura superficiale”, si riferiscono generalmente alla ruvidità della superficie.
È essenziale mantenere i limiti di finitura superficiale previsti poiché questo parametro influenzerà in modo significativo l'aspetto, la funzione e la qualità complessiva della parte.
Tolleranza di concentricità
La tolleranza di concentricità è un tipo di didascalia di posizione. Imposta i limiti su dove dovrebbero trovarsi i punti medi dell'elemento di riferimento rispetto a un asse di Riferimento.
La concentricità è piuttosto complessa e difficile da ottenere durante la lavorazione. Pertanto, al suo posto vengono generalmente utilizzate tolleranze di lavorazione CNC più semplici, come eccentricità e posizione. La concentricità è solitamente riservata a componenti complicati come ingranaggi e alberi di trasmissione.
Tolleranza di rotondità
La tolleranza di rotondità, nota anche come tolleranza di circolarità, è un callout 2D che controlla quanto sia perfetto un cerchio. Garantisce che una sezione trasversale circolare sia il più vicino possibile a un cerchio reale.
La zona di tolleranza della circolarità è costituita da 2 cerchi concentrici teoricamente perfetti. Per essere accettati, tutti i punti del componente nominalmente rotondo devono trovarsi all'interno di questa fascia di tolleranza.
La circolarità è un controllo comune poiché esistono molte applicazioni che richiedono parti perfettamente circolari. Questi includono cuscinetti e alberi rotanti.
Tolleranza di rettilineità
La tolleranza di rettilineità è un richiamo 2D che controlla l'uniformità delle caratteristiche della parte. Fa riferimento a quanto una caratteristica sia diritta indipendentemente da eventuali riferimenti.
La tolleranza di rettilineità può essere applicata a una superficie o a un asse. La rettilineità della superficie viene misurata utilizzando un misuratore di altezza, mentre la rettilineità dell'asse può essere misurata utilizzando un comparatore o un calibro a cilindro.
Il richiamo della rettilineità viene comunemente utilizzato sulle parti accoppiate che devono avere un contatto di linea.
Tolleranza al parallelismo
La tolleranza del parallelismo controlla il parallelismo delle funzioni di due parti. Esistono due tipi di parallelismo, parallelismo di superficie e parallelismo di assi, il primo è il più comune.
Due piani paralleli alla superficie di riferimento definiscono la zona di tolleranza. Affinché la parte superi un controllo di qualità, tutti i punti sulla superficie devono trovarsi all'interno della zona di tolleranza.
La tolleranza al parallelismo è utile quando è necessaria una separazione uniforme tra due parti sincronizzate. Inoltre, questo controllo garantisce che elementi quali i fori cilindrici non si rastremino.
Le moderne macchine CMM hanno reso piuttosto semplice la misurazione del parallelismo. In assenza di questi gadget, è possibile determinare il parallelismo utilizzando un misuratore di altezza o una piastra di superficie.
Tolleranza di planarità
La planarità è un'esigenza di molti Parti lavorate a CNC. Anche se nessuna superficie può essere perfettamente piana, i macchinisti possono produrre una superficie sufficientemente piana per l'applicazione prevista.
La tolleranza di planarità controlla la planarità di una superficie. Definisce la zona di tolleranza, che consiste di due piani paralleli, uno su ciascun lato della superficie piana. Se tutti i punti della superficie in questione si trovano all'interno della zona di tolleranza, la parte rientra nell'intervallo accettabile.
Usiamo la planarità per garantire che due superfici possano accoppiarsi a filo l'una con l'altra se l'orientamento non è così cruciale. Questa proprietà è essenziale anche quando si desidera mantenere un'usura uniforme su una superficie.
Un buon esempio del richiamo della planarità è con i calibri a corsoio. Questo strumento utilizza una ganascia fissa e scorrevole per effettuare le misurazioni. Se queste due superfici non fossero sufficientemente piatte, la mascella mobile si bloccherebbe durante il movimento.
Gli strumenti di misurazione della planarità includono macchine CMM, scanner 3D e comparatori.
Tolleranza alla perpendicolarità
La tolleranza di perpendicolarità è un tipo di controllo dell'orientamento che definisce i confini di dove una caratteristica dovrebbe trovarsi per essere considerata adeguatamente perpendicolare. Esistono due tipi di perpendicolarità: perpendicolarità della superficie e perpendicolarità dell'asse.
Come suggerisce il nome, la perpendicolarità della superficie viene applicata a una superficie orientata con un angolo di 90 gradi rispetto a un datum. La perpendicolarità dell'asse controlla la variazione di un asse da un angolo perfetto di 90 gradi.
La tolleranza di perpendicolarità viene comunemente applicata all'asse medio di un foro.
Autore
Gavin Leone è uno scrittore tecnico presso Aria con 8 anni di esperienza in Ingegneria, È esperto nelle caratteristiche di lavorazione e nel processo di finitura superficiale di vari materiali. e ha partecipato allo sviluppo di oltre 100 progetti complessi di stampaggio a iniezione e lavorazione CNC. Ha la passione di condividere le sue conoscenze ed esperienze.