EUTolerantie voor CNC-bewerking: typen en uitgelegd
Thuis > Blog >
Tolerantie voor CNC-bewerking: typen en uitgelegd
Bewerkingsprocessen zijn de afgelopen tijd aanzienlijk geëvolueerd. Ondanks de vooruitgang blijft één aspect echter constant: perfecte bewerking bestaat niet. Ongeacht het gekozen productieproces is er altijd een klein verschil tussen de afmetingen aangegeven in een CAD-model en de werkelijke afmetingen van het vervaardigde onderdeel.
Als je hetzelfde bewerkingsproces en dezelfde CNC-machine zou gebruiken om te proberen twee identieke onderdelen te maken, zouden er enkele verschillen tussen die onderdelen zijn.
Hoe kunnen fabrikanten dus zorgen voor consistentie in de productie van consumptiegoederen? Dit is waar Toleranties voor CNC-bewerking kom binnen.
In dit artikel laat ik je de essentie zien van Toleranties voor CNC-bewerking. Lees verder voor meer informatie over het concept van bewerkingstoleranties, hoe deze worden gemeten en berekend, en de verschillende soorten CNC-bewerkingstoleranties.
Wat is Bewerkingstolerantie?
Bewerkingstolerantie, ook wel maatnauwkeurigheid genoemd, heeft betrekking op de maximaal toegestane afwijking tussen de blauwdrukmetingen en de uiteindelijke afmetingen. Meestal wordt dit aangegeven met een getal voorafgegaan door een ±-symbool.
Als aan een onderdeel met een blauwdruklengte van 10 mm bijvoorbeeld een tolerantie van ±0.05 mm wordt toegekend, kunnen de eindafmetingen tussen 9.95 mm en 10.05 mm liggen. Elke waarde binnen dit bereik zou de kwaliteitscontrole doorstaan.
CNC-bewerking staat bekend om zijn extreme precisie en het vermogen om nauwe toleranties te bereiken. Een hoge mate van nauwkeurigheid, gekenmerkt door kleinere of nauwere toleranties, zal echter de bewerkingskosten en productietijd aanzienlijk verhogen. Omdat verschillende componenten verschillende nauwkeurigheidsniveaus vereisen, is het kostenefficiënter om een specifieke component toe te wijzen Tolerantie voor CNC-bewerking op basis van onderdeelvereisten.
Op deze manier kunnen machinisten indien nodig variëren tussen lossere toleranties of nauwere toleranties.
Berekening en uitdrukking van Bewerkingstoleranties
Voordat ik inga op de daadwerkelijke berekening van bewerkingstoleranties, zal ik u door veelgebruikte termen leiden waarmee u bekend moet zijn.
Nominale waarde of basisgrootte – Dit is de maat die op de CAD-tekening staat vermeld. Deze waarde is theoretisch omdat ontwerpers weten dat de uiteindelijke metingen enigszins zullen variëren.
Daadwerkelijke grootte - Zoals de naam al doet vermoeden, is dit de uiteindelijke afmeting van het vervaardigde onderdeel. Het doel van productieprocessen is ervoor te zorgen dat de werkelijke maat en de basismaat zo dicht mogelijk bij elkaar liggen.
Bovengrens - Dit is de maximaal toegestane afmeting van een onderdeel. Als de grootte van het onderdeel deze waarde overschrijdt, is het niet langer bruikbaar.
Ondergrens – Op dezelfde manier is de ondergrens de minimaal toegestane afmeting van een onderdeel. Als de werkelijke maat kleiner is dan deze waarde, wordt het onderdeel afgekeurd.
Afwijking - Dit is het maximaal toegestane verschil tussen de afmetingen van het onderdeel en de nominale waarde. Er zijn 2 soorten afwijkingen: bovenste afwijking en onderste afwijking.
De bovenste afwijking is een positieve waarde die als volgt wordt berekend;
Bovenste afwijking = Bovengrens – nominale waarde
Op dezelfde manier is een lagere afwijking een negatieve waarde die als volgt wordt berekend;
Onderste afwijking = Ondergrens – nominale waarde
Nu we de terminologie begrijpen die verband houdt met bewerkingstoleranties, gaan we dieper in op het wiskundige gedeelte.
Bewerkingstolerantie is het verschil tussen de boven- en ondergrens van een meting. Met deze definitie wordt het ongelooflijk eenvoudig om de tolerantie van een onderdeel te berekenen.
Laten we ter illustratie zeggen dat een tafel met een basislengte van 100 mm de volgende limieten heeft:
- Bovengrens – 110 mm
- Ondergrens – 90 mm
- De tolerantie zou het verschil zijn tussen de limiettoleranties;
- Tolerantie (t) = bovengrens – ondergrens
- t = 110 – 90 = 20 mm
- In dit geval kan de tolerantieband ook worden uitgedrukt als ±10 mm.
Gewone types van toleranties bij CNC-bewerking
Technische toleranties zijn een essentieel aspect van moderne CNC-bewerking. Ze helpen fabrikanten bij het produceren van hoogwaardige onderdelen en uitwisselbare componenten in het geval van massaproductie.
Nu we bekend zijn met de basisbeginselen van toleranties bij CNC-bewerkingen, zal ik u door de verschillende soorten toleranties leiden.
Geometrische tolerantie
Technische toleranties zijn een essentieel aspect van moderne CNC-bewerking. Ze helpen fabrikanten bij het produceren van hoogwaardige onderdelen en uitwisselbare componenten in het geval van massaproductie.
Nu we bekend zijn met de basisbeginselen van toleranties bij CNC-bewerkingen, zal ik u door de verschillende soorten toleranties leiden.
- Algemene toleranties
Algemene toleranties, ook wel standaardbewerkingstoleranties genoemd, specificeren typische toleranties voor de meest bewerkte onderdelen. Als een technische tekening geen specifieke tolerantie-eisen bevat, passen machinisten standaardtoleranties toe.
Standaard bewerkingstoleranties zijn van toepassing op verschillende componenten, waaronder lineaire en hoekafmetingen, evenals externe radius en afschuiningen. Ze zijn gebaseerd op internationale standaarden en worden meestal weergegeven in een grafiek. ISO 2768 dicteert bijvoorbeeld de normen in Europa, terwijl ASME's Y14.5 in de VS wordt gebruikt.
Eenzijdige toleranties
Eenzijdige tolerantie specificeert dat de toegestane afwijking slechts in één richting kan plaatsvinden. Dit betekent dat er een positieve variantie of een negatieve variantie kan zijn, maar niet beide.
Een eenzijdige tolerantie van +0.00/-0.05 mm betekent bijvoorbeeld dat de uiteindelijke afmetingen 0.05 mm kleiner kunnen zijn dan de nominale waarde. Een groter deel zou echter niet aanvaardbaar zijn.
Vaak worden eenzijdige toleranties gebruikt voor onderdelen die in andere worden gemonteerd. Als dergelijke onderdelen groter zijn dan aangegeven, passen ze niet op hun plaats.
Laten we zeggen dat een buis met een diameter van 20 mm in een gat met dezelfde diameter gaat. Als de afmeting van de buis groter is dan 20 mm, wordt dat onderdeel onbruikbaar. In dergelijke gevallen zou de toegestane variantie negatief zijn.
Bilaterale toleranties
In tegenstelling tot unilaterale tolerantie duidt bilaterale tolerantie erop dat de toegestane afwijking in beide richtingen kan liggen. Met andere woorden, de uiteindelijke afmetingen kunnen iets groter of iets kleiner zijn dan de opgegeven afmetingen.
Als een onderdeel met een diameter van 20 mm bijvoorbeeld een bilaterale tolerantie van ±0.05 mm heeft, zijn de boven- en ondergrenzen 20.05 mm en 19.95 mm. Alle waarden binnen dit tolerantiebereik zijn daarom toegestaan. 19.95 – 20.05 mm is een voorbeeld van een limiettolerantie, waarbij 19.95 de ondergrens is en 20.05 de bovengrens.
Voor buitenafmetingen worden doorgaans bilaterale toleranties gebruikt.
GD&T
Geometrische dimensionering en toleranties (GD&T) zijn uitgebreider dan standaard bewerkingstoleranties. Naast afmetingen en hun toegestane afwijkingen beschrijft dit systeem ook verdere geometrische kenmerken van een onderdeel.
Als een bank bijvoorbeeld een hoogte heeft van 500 mm en een acceptabele afwijking van 20 mm, betekent dit dat een bank met een hoogte van 480 mm aan de ene kant en 520 mm aan de andere kant nog steeds toegestaan is. Dat is waar GD&T om de hoek komt kijken. In dit geval zou het schetsen dat de ontwerpbedoeling van het kenmerk een plat oppervlak is.
Naast vlakheid communiceert GD&T onderdeelkenmerken zoals rechtheid, rondheid, symmetrie, concentriciteit, positie, parallelliteit en loodrechtheid.
Dimensionale tolerantie
Maattoleranties stellen grenzen vast die alleen van toepassing zijn op de afmetingen van een element. Deze controle is alleen van toepassing op metingen en definieert geen andere aspecten van een element, zoals vorm, oriëntatie en profiel. Veel voorkomende typen afmetingen waarvoor toleranties kunnen gelden, zijn onder meer lineaire, hoekige en radiale afmetingen.
Een tafel kan bijvoorbeeld een hoogtetolerantie van ±20 mm hebben, wat betekent dat deze geaccepteerd wordt als deze iets groter of korter is.
Positietolerantie
Positietolerantie is de maximaal toegestane afwijking van een element van zijn ware positie. Zoals ik al heb besproken, kunnen gefabriceerde onderdelen niet perfect overeenkomen met blauwdruktekeningen. Dit geldt ook voor de positie van kenmerken.
De ‘ware positie’ is de theoretische positie van een kenmerk, en basis- of nominale afmetingen schetsen dit. Positietolerantie definieert de grenzen van de positie van uw object vanaf de beoogde locatie. Het is vooral van cruciaal belang voor op elkaar aansluitende onderdelen, omdat het een soepele montage mogelijk maakt.
Positietolerantie wordt vaak toegepast voor kenmerken zoals gaten, nokken en spiebanen.
Hoekigheidstolerantie
Hoektolerantie bepaalt de oriëntatie van een element dat onder een hoek staat ten opzichte van een referentievlak. Houd er rekening mee dat hoekigheid geen hoekvariatie tussen objecten definieert, bijvoorbeeld ±5 graden. In plaats daarvan schetst het een tolerantiezone die bestaat uit twee evenwijdige lijnen die zich onder de gespecificeerde hoek bevinden ten opzichte van het referentiepunt. Het kenmerk waarnaar wordt verwezen, moet in deze zone liggen om te worden geaccepteerd.
Hoekigheidsaanduiding is vooral handig voor onderdelen die onder een hoek passen. Deze controle wordt gemeten met behulp van coördinatenmeetmachines (CMM's), hoekplaten of oppervlakteplaten.
Uitlooptolerantie
Slingertolerantie is een soort controle die limieten vaststelt voor de mate waarin een bepaald element fluctueert ten opzichte van het referentiepunt wanneer het element 360 graden rond de referentie-as wordt gedraaid. Met andere woorden, runout specificeert hoeveel variatie er kan optreden wanneer een object rond een centrale as wordt geroteerd.
Veel toepassingen in verschillende sectoren vereisen roterende onderdelen, waardoor rotatietolerantie vrij gebruikelijk is. Populaire toepassingen zijn onder meer spindels, assen, boren, tandwielen en wielen.
Tolerantie voor oppervlakteafwerking
De tolerantie voor de oppervlakteafwerking houdt de controle over de toegestane variatie van het oppervlak van een onderdeel ten opzichte van het nominale oppervlak.
De oppervlakteafwerking van een onderdeel bestaat uit drie afzonderlijke componenten: golving, ligging en oppervlakteruwheid. Als machinisten het hebben over “oppervlakteafwerking” bedoelen ze doorgaans de oppervlakteruwheid.
Het is essentieel om de beoogde grenzen voor de oppervlakteafwerking te handhaven, aangezien deze parameter het uiterlijk, de functie en de algehele kwaliteit van het onderdeel aanzienlijk zal beïnvloeden.
Concentriciteitstolerantie
Concentriciteitstolerantie is een soort locatietoelichting. Het stelt grenzen aan waar de middelpunten van het referentieobject moeten liggen ten opzichte van een referentie-as.
Concentriciteit is vrij complex en moeilijk te bereiken tijdens de bewerking. Daarom worden in plaats daarvan doorgaans eenvoudigere CNC-bewerkingstoleranties zoals slingering en positie gebruikt. Concentriciteit is meestal voorbehouden aan ingewikkelde componenten zoals transmissietandwielen en assen.
Rondheid Tolerantie
Rondheidstolerantie, ook wel circulariteitstolerantie genoemd, is een 2D-markering die bepaalt hoe perfect een cirkel is. Het zorgt ervoor dat een cirkelvormige doorsnede zo dicht mogelijk bij een echte cirkel ligt.
De tolerantiezone voor circulariteit bestaat uit 2 theoretisch perfecte concentrische cirkels. Alle punten in de nominaal ronde component moeten binnen deze tolerantieband liggen om geaccepteerd te worden.
Circulariteit is een veel voorkomende beheersing, aangezien er veel toepassingen zijn die perfect circulaire onderdelen vereisen. Deze omvatten lagers en roterende assen.
Rechtheidstolerantie
Rechtheidstolerantie is een 2D-bijschrift dat de uniformiteit van onderdeelkenmerken regelt. Het verwijst naar hoe recht een element is, ongeacht eventuele datums.
Rechtheidstolerantie kan worden toegepast op een oppervlak of op een as. De rechtheid van het oppervlak wordt gemeten met behulp van een hoogtemeter, terwijl de rechtheid van de as kan worden gemeten met een meetklok of een cilindermeter.
De rechtheidsaanduiding wordt vaak gebruikt bij op elkaar aansluitende onderdelen die lijncontact moeten hebben.
Parallelle tolerantie
Parallelliteitstolerantie regelt de parallelliteit van tweedelige kenmerken. Er zijn twee soorten parallellisme: oppervlakte-parallellisme en as-parallellisme, waarbij de eerste de meest voorkomende is.
Twee parallelle vlakken die evenwijdig zijn aan het referentieoppervlak definiëren de tolerantiezone. Om ervoor te zorgen dat het onderdeel een kwaliteitscontrole doorstaat, moeten alle punten op het oppervlak zich binnen de tolerantiezone bevinden.
Parallelliteitstolerantie is handig wanneer er een uniforme scheiding moet zijn tussen twee delen die synchroon lopen. Verder zorgt deze regeling ervoor dat kenmerken zoals cilindrische gaten niet taps toelopen.
Moderne CMM-machines hebben het vrij eenvoudig gemaakt om parallellisme te meten. Als deze gadgets ontbreken, kunt u de parallelliteit bepalen met behulp van een hoogtemeter of vlakplaat.
Vlakheidstolerantie
Vlakheid is voor velen een vereiste CNC gefreesde onderdelen. Hoewel geen enkel oppervlak perfect vlak kan zijn, kunnen machinisten een oppervlak vervaardigen dat vlak genoeg is voor de beoogde toepassing.
Vlakheidstolerantie regelt de vlakheid van een oppervlak. Het definieert de tolerantiezone, die bestaat uit twee parallelle vlakken, één aan elke kant van het vlakke oppervlak. Als alle punten van het betreffende oppervlak binnen de tolerantiezone liggen, ligt het onderdeel binnen het acceptabele bereik.
We gebruiken vlakheid om ervoor te zorgen dat twee oppervlakken gelijk met elkaar kunnen passen als de oriëntatie niet zo cruciaal is. Deze eigenschap is ook essentieel als u een gelijkmatige slijtage van een oppervlak wilt behouden.
Een goed voorbeeld van de vlakheidsmarkering is met schuifmaat. Dit instrument maakt gebruik van een vaste en glijdende kaak om metingen uit te voeren. Als deze twee oppervlakken niet vlak genoeg zijn, zou de beweegbare kaak tijdens het bewegen vast komen te zitten.
Meetinstrumenten voor vlakheid zijn onder meer CMM-machines, 3D-scanners en meetklokken.
Tolerantiegrens voor loodrechtheid
Loodrechtheidstolerantie is een soort oriëntatiecontrole die de grenzen definieert waar een element moet liggen om als voldoende loodrecht te worden beschouwd. Er zijn twee soorten loodrechtheid: oppervlak- en asloodrechtheid.
Zoals de naam al doet vermoeden, wordt oppervlakteloodrechtheid toegepast op een oppervlak dat onder een hoek van 90 graden ten opzichte van een referentiepunt is georiënteerd. Asloodrechtheid regelt de variatie van een as vanuit een perfecte hoek van 90 graden.
Loodrechtheidstolerantie wordt gewoonlijk toegepast op de middenas van een gat.
Auteur
Gavin Leo is technisch schrijver bij Aria 8 jaar ervaring in de techniekHij is bedreven in de bewerkingseigenschappen en het oppervlakteafwerkingsproces van verschillende materialen. en nam deel aan de ontwikkeling van meer dan 100 complexe spuitgiet- en CNC-bewerkingsprojecten. Hij deelt graag zijn kennis en ervaring.