Comprender y trabajar con tolerancias de mecanizado CNC

Si por algo es conocido el mecanizado CNC es por su exactitud y precisión. Sin embargo, como cualquier otro proceso, también puede haber variaciones en las dimensiones de las piezas que se producen. Factores como el material utilizado, la alineación del husillo, la precisión de las herramientas, la rigidez de sujeción del trabajo, el uso de refrigerante y la complejidad de la forma afectan significativamente la precisión dimensional al mecanizar.

Al aceptar la variabilidad de las dimensiones producidas, los ingenieros y diseñadores establecen tolerancias de mecanizado CNC específicas para las piezas durante el proceso de diseño para evitar afectar la funcionalidad y la calidad del producto final. Siga leyendo para obtener más información sobre las tolerancias de mecanizado, por qué las necesitamos y cómo lograr una pieza CNC precisa y exacta.

¿Por qué debemos cumplir con las tolerancias de mecanizado CNC?

Las tolerancias de mecanizado CNC son los límites establecidos para identificar si una pieza es aceptable o se considera chatarra. Básicamente, esto da una perspectiva de cuánto margen de error tiene al mecanizar una pieza. ¿Por qué es tan importante?

● Control de Costos

Por supuesto, la esencia de hacer negocios es minimizar los costos tanto como sea posible y al mismo tiempo mantener la calidad necesaria para las piezas. En general, cuanto más estricta es la tolerancia que establece, más caro se vuelve. Las piezas con una tolerancia de mecanizado muy estrecha requieren procesos adicionales como rectificado o superacabado. Para una tolerancia menos estricta, una pieza puede terminarse simplemente mediante los procesos básicos de mecanizado. ¿Qué tiene que ver la tolerancia con el costo?

Definir sus tolerancias ayuda a evitar costos excesivos para mecanizar una pieza. Solo las áreas críticas de la pieza están etiquetadas con tolerancias estrictas. Esto reduce el costo de los componentes producidos al establecer qué características son importantes y cuáles no.

● Intercambiabilidad/repetibilidad de piezas

La mayoría de las piezas que se fabrican a través del mecanizado, de alguna manera, se interconectarán con otros componentes mecanizados para el ensamblaje u otros fines. La intercambiabilidad es muy crítica para la fabricación de piezas de gran volumen. Permite que los componentes encajen en cualquier ensamblaje del mismo tipo.
Los ejemplos más simples son las piezas acopladas. Un eje está controlado, por lo que aún debe encajar en la pieza de acoplamiento, dadas las variaciones de dimensión. Lo mismo pasa con la manga.

● Intercambiabilidad/repetibilidad de piezas

La mayoría de las piezas que se fabrican a través del mecanizado, de alguna manera, se interconectarán con otros componentes mecanizados para el ensamblaje u otros fines. La intercambiabilidad es muy crítica para la fabricación de piezas de gran volumen. Permite que los componentes encajen en cualquier ensamblaje del mismo tipo.
Los ejemplos más simples son las piezas acopladas. Un eje está controlado, por lo que aún debe encajar en la pieza de acoplamiento, dadas las variaciones de dimensión. Lo mismo pasa con la manga.

● Mantener la funcionalidad de las piezas

Las piezas mecanizadas están controladas por tolerancias porque algunas características de una pieza son vitales para su funcionalidad. En muchas aplicaciones de accesorios donde la ubicación y los tamaños son críticos, cualquier variación que no esté dentro de la tolerancia hará que el accesorio sea defectuoso e inutilizable.

¿Cuáles son los tipos de tolerancias que se utilizan en un taller mecánico?

Las tolerancias en los dibujos de fabricación se expresan de manera diferente, según la característica que se esté controlando y la intención de diseño del ingeniero. A continuación se muestran los tipos más comunes de tolerancias de mecanizado utilizadas en la industria:

Tolerancias unilaterales

Este tipo de tolerancia permite una sola variación direccional, por lo tanto, unilateral. Trabajemos en un ejemplo sencillo. Dado un eje que necesita encajar en el diámetro interno de una manga. El diámetro del eje no debe exceder el diámetro interior del manguito, por lo que al aplicar una tolerancia unilateral en el eje, la controla permitiendo solo una variación negativa del tamaño nominal (por ejemplo, dado que el diámetro del eje es de 1,000 pulgadas, la aplicación de la tolerancia unilateral se verá así :1.000 +0/-.005 pulgadas). Las tolerancias unilaterales se usan comúnmente en componentes que tienen partes coincidentes.

Tolerancias bilaterales

En contraste con la tolerancia unilateral, las tolerancias bilaterales permiten variaciones positivas y negativas del tamaño nominal. La aplicación de tolerancia bilateral en una dimensión de 1,000” se vería así:1,000 +/- 0,005. Este tipo permite la distribución equitativa de la variación permitida para la parte de la pieza. Las tolerancias bilaterales se usan comúnmente, pero no se limitan a, para llamar a las dimensiones externas.

Tolerancias límite

La tolerancia límite se expresa como un rango de la dimensión mínima y la dimensión máxima permitida. La dimensión de la pieza fabricada debe estar entre estos valores. Las tolerancias límite en los dibujos de fabricación se verán así:0,995-1,005 pulgadas.

Tolerancias generales/estándar

Estos son los estándares establecidos para los componentes más comunes en la industria, como tamaños de rosca, tamaños de pasador, tuberías, barras de acero y muchos más. Las tolerancias generales suelen estar reguladas por varias normas que rigen asociaciones como ASME, AISI, ISO y muchas más. El control y las dimensiones específicas para estas tolerancias generalmente se enumeran en las referencias de las tablas.

Algunos ejemplos incluyen:
● Indicar roscas gruesas, finas, extrafinas (UNC, UNF, UNEF)
● Indicar las dimensiones del eje y del orificio para adaptarse a tolerancias como H7/g6, G7/h6 , H8/g6 (en términos simples:ajuste deslizante, ajuste de interferencia, ajuste ceñido, ajuste forzado, ajuste de giro libre)

Dimensiones y tolerancias geométricas (GD&T)

Este tipo de tolerancia utiliza marcos de control de características para representar tolerancias dimensionales y de forma específicas. Esto allana el camino para una representación más clara del control de las características de las piezas de CNC, incluidas la planitud, la rectitud, el descentramiento, la perpendicularidad y las indicaciones de posición. GD&T es muy útil para que los diseñadores especifiquen las tolerancias de mecanizado CNC requeridas.

¿Cuáles son las cosas que debemos tener en cuenta al tratar con las tolerancias?

1.Encuentre el socio adecuado para la instalación de mecanizado

Si tiene una pieza que desea subcontratar, debe buscar una instalación de mecanizado confiable y establecida para que sea su socio. No todos los proveedores de servicios de mecanizado CNC tienen la capacidad de entregar piezas extremadamente precisas y precisas con tolerancias estrictas. Las instalaciones con la mayor experiencia y equipos de alta gama tienen una ventaja para esto.

2. Mantenga la precisión de los portapiezas

Los portapiezas juegan un papel importante para garantizar que se logren las tolerancias de mecanizado CNC. Estos son responsables de mantener la pieza en su lugar mientras se mecaniza y se utilizan como puntos de referencia con respecto a las ubicaciones.

3. Utilice herramientas de corte de alto rendimiento

Las herramientas de corte son una de las razones detrás de las variaciones de dimensión en una pieza de trabajo. Esto puede deberse a una utilización incorrecta de la herramienta de corte, desviación de la herramienta y filo desafilado. La desviación de la herramienta generalmente ocurre en características de extremos largos como agujeros profundos y ejes largos. Además, las herramientas de corte desafiladas colocan las piezas en una posición no deseada y amenazan la precisión de los husillos.

4. Material utilizado

La precisión de las dimensiones puede ser difícil de lograr para algunos materiales y puede ser fácil para algunos. Tenga en cuenta que los materiales se comportan de manera diferente mientras se exponen en el entorno de mecanizado.

Conclusión

• Las tolerancias de mecanizado CNC son un aspecto importante para garantizar la calidad y la funcionalidad de las piezas producidas al establecer límites sobre hasta qué punto se permiten las variaciones dimensionales.
• La aplicación de tolerancias en la fabricación de piezas es importante para controlar el costo, garantizar su intercambiabilidad y mantener la funcionalidad.
• Los tipos más comunes de tolerancias de mecanizado son la tolerancia unilateral, la tolerancia bilateral, la tolerancia límite, la tolerancia general y GD&T.
• También es esencial tener en cuenta algunos factores cuando se trabaja con tolerancias. Estos factores incluyen portapiezas, material, rendimiento de las herramientas y la selección de la instalación de mecanizado preferida.