Tolerancias de mecanizado 101:comprensión de los conceptos básicos, los tipos y la importancia de las tolerancias de mecanizado

Durante las primeras etapas de la primera revolución industrial, no existía un estándar para la fabricación de piezas de máquinas. Eso significaba que cada máquina o producto fabricado tenía su diseño personalizado y se construía en un estilo de producción "único". Aunque este método permitía a los fabricantes lograr una precisión dimensional, generaba largos plazos de entrega.

Hacia el final de la primera revolución industrial, Eli Whitney (el inventor de la desmotadora de algodón) descubrió cómo fabricar varios mosquetes para que fueran intercambiables, lo que significa que los mosquetes eran idénticos y podía sustituirlos entre sí. Su enfoque de fabricación mostró cómo los componentes de un ensamblaje deben fabricarse con cierta tolerancia de mecanizado estándar.

Pero, ¿qué es exactamente la tolerancia de mecanizado y cómo funciona? Este artículo responde a todo esto y más.

¿Qué es la tolerancia en el mecanizado?

La tolerancia es simplemente una medida de variación aceptable (o desviación) en la dimensión de su pieza. En pocas palabras, la tolerancia de mecanizado le permite especificar el límite dimensional máximo y mínimo de una pieza. Por lo general, se expresa con "±" (se pronuncia más o menos) y se acompaña de una desviación aceptable (por ejemplo, ±0,05).

Para comprender mejor las tolerancias, considere un escenario en el que busca fabricar un eje que se acoplará a un rodamiento, como se muestra en la Figura 1.

Figura 1:Acoplamiento de eje y cojinete

Suponga que el cojinete tiene un diámetro de 30 mm. En tal escenario, estaría de acuerdo en que un eje fabricado para tener un diámetro de 30 mm (o mayor) podría ser difícil de encajar en el rodamiento. Asimismo, un eje con un diámetro de 27 mm será demasiado flojo para el rodamiento.

Las tolerancias de mecanizado le permiten especificar una desviación aceptable en la dimensión de su pieza para facilitar el montaje. Entonces, por ejemplo, puede especificar una dimensión de eje de 29 ± 0,05 mm al fabricar su eje. Esta dimensión indicaría que un diámetro de eje entre 28,95 mm y 29,05 mm sería satisfactorio para el conjunto eje-cojinete.

Tipos de tolerancias

#1 Tolerancia unilateral

La tolerancia unilateral es un tipo de tolerancia que permite la variación de la dimensión nominal (o real) solo en una dirección (positiva o negativa). En la Figura 2 se muestra un ejemplo de dicha tolerancia. Este dibujo ilustra la tolerancia unilateral utilizando un eje con un diámetro de 153,65 (+2,52/-0,00) mm.

Figura 2:Tolerancia unilateral

Indica a los fabricantes que el diámetro del eje terminado debe ser de al menos 153,65 mm y como máximo de 156,17 mm ㅡ, que es una suma de 153,65 mm y 2,52 mm.

Más información:comprensión del mecanizado de precisión

#2 Tolerancias bilaterales

A diferencia de la tolerancia de mecanizado unilateral, las tolerancias bilaterales permiten la variación de la dimensión nominal en las direcciones positiva y negativa. Un ejemplo de dicha tolerancia se muestra en la Figura 3, donde tenemos un agujero con un diámetro de 102,00 ±0,10 mm.

Figura 3:Tolerancia bilateral

Observe cómo esta tolerancia permite una variación igual del valor nominal en ambas direcciones. Entonces, suponga que su fabricante fabrica un agujero con un diámetro que oscila entre 101,90 mm y 102,10 mm. En tal escenario, no afectará la función de su pieza.

Debe optar por tolerancias bilaterales si busca producir piezas exteriores en masa, ya que elimina la posibilidad de errores costosos que harían inútiles sus productos terminados.

#3 Tolerancia límite

Como su nombre lo indica, la tolerancia límite es un tipo de tolerancia que expresa los valores límite (o extremos) posibles de una pieza. Por ejemplo, la figura 4 ilustra la tolerancia límite de mecanizado. Y les dice a los fabricantes que la pieza mecanizada (o el producto final) es satisfactoria siempre que la dimensión del eje se encuentre entre 99,50 mm (límite inferior) y 101,80 mm (límite superior).

Figura 4:Tolerancia límite

#4 Tolerancias de mecanizado estándar

Las tolerancias estándar son las tolerancias de mecanizado más utilizadas para la mayoría de las piezas fabricadas en la actualidad. Estas tolerancias suelen estar dentro del rango de ±0,005" y ±0,030", y los maquinistas suelen aplicarlas cuando los clientes no especifican los niveles de tolerancia.

Por ejemplo, la Tabla 1 muestra las tolerancias estándar para diferentes procesos de fabricación:

Estos valores de tolerancia los establecen varios organismos internacionales de normalización (como ASME y ANSI). Son ideales cuando busca fabricar piezas simples (o características de piezas) como tuberías, roscas y pasadores. Sin embargo, para características de piezas más complejas, es posible que desee especificar tolerancias y requisitos mediante el estándar de Tolerancias y dimensiones geométricas (GD&T).

Comprensión de tolerancias y dimensiones geométricas (GD&T)

El Dimensionamiento y Tolerancia Geométrica (GD&T) proporciona un mayor nivel de control de calidad en comparación con otras tolerancias de mecanizado. Por ejemplo, le permite especificar características geométricas únicas como la posición real de una característica, la planitud, la perpendicularidad, el paralelismo y la concentricidad de una pieza.

La Figura 5 muestra el dibujo de diseño asistido por computadora (CAD) 2D de una pieza con GD&T. Observe cómo esta tolerancia de dibujo y mecanizado proporciona información útil sobre cómo ciertas superficies deben ser paralelas y perpendiculares a otras superficies.

Figura 5:Acotación geométrica y tolerancia

GD&T es un elemento básico del diseño y la fabricación, y encontrará diseñadores de productos de primer nivel que utilizan este enfoque de tolerancia con los otros tipos de tolerancia para el diseño de sus productos. Esta combinación de métodos de tolerancia de mecanizado le permite comunicar la intención de su diseño con precisión. También reduce la necesidad de explicar requisitos complejos, especialmente si busca subcontratar la fabricación a un taller de máquinas en el extranjero.

Figura 6:vista despiezada y vista ensamblada de un motor de inducción con varias piezas con diferentes requisitos de tolerancia

Fabricación con Gensun

La tolerancia de mecanizado es esencial cuando diseña las piezas que desea fabricar. Sin embargo, el éxito de su proyecto de fabricación también depende del taller de maquinaria con el que decida trabajar.

Gensun Precision Machining es un proveedor líder de servicios de fabricación en toda Asia. Contamos con un equipo de maquinistas, ingenieros y expertos en control de calidad altamente calificados que trabajan juntos para comprender sus requisitos de diseño y tolerancia antes de que su producto se fabrique correctamente.

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