Todo lo que necesita saber sobre las tolerancias de mecanizado CNC

Las máquinas CNC pueden alcanzar niveles muy altos de precisión. Algunas máquinas pueden alcanzar precisiones de hasta +/-0,0025 mm. Sin embargo, ejecutar el fresado de una pieza en el nivel más alto de precisión de una máquina CNC es una tarea costosa y requiere mucho tiempo. Aquí es donde entran en juego las tolerancias de mecanizado. Dado que las diferentes partes requieren diferentes grados de precisión, es económico para un diseñador especificar la tolerancia específica necesaria para esa parte.

¿Qué son las tolerancias?

En resumen, las tolerancias son medidas que significan el nivel de precisión necesario para una pieza que desea fabricar. Específicamente, las tolerancias de mecanizado indican el grado de variación permitido en las dimensiones finales o el valor medido de una pieza.

Los maquinistas miden las tolerancias de mecanizado por valores numéricos, normalmente precedidos por un símbolo ±. Por ejemplo, puede asignar una tolerancia de ±0,001″ a una pieza que mide 2,550 pulgadas de largo. Esto indicaría que la pieza fabricada tendría una longitud variable midiendo entre 2.549” y 2.551”. Si una pieza que mide 1,5 pulgadas de altura necesita una tolerancia de ±0,005", la pieza final debe caer en el rango de 1,495" y 1,505" para pasar la inspección de calidad.

Las tolerancias de mecanizado especificadas les indican a los fabricantes y a los servicios de mecanizado CNC qué grado de precisión utilizar al producir una pieza. Cuanto menor sea la tolerancia (en el mundo de la fabricación, esta es una tolerancia más estricta), se requiere más precisión. Cuanto mayor sea la tolerancia, también llamada más flexible, menos precisión necesitará.

Aspectos a tener en cuenta al elegir tolerancias

Una de las cosas clave para determinar las tolerancias de mecanizado CNC correctas es averiguar en qué punto la función y el rendimiento de una pieza se verán afectados por una variación en la dimensión o el tamaño. Algunos tipos de piezas, como los componentes críticos de los motores, requieren un alto grado de precisión y cualquier descuido en la forma geométrica podría tener graves consecuencias. Es posible que otros tipos de piezas no requieran el mismo grado de precisión, y una desviación de fabricación ligeramente mayor no las afectará. Aparte de esto, aquí hay algunas otras cosas a tener en cuenta al elegir las tolerancias:

1. ¿Cuándo necesita tolerancias estrictas?

A menudo, las tolerancias de mecanizado pueden variar dentro de un solo componente. Si bien puede no ser crítico que toda la estructura de una pieza se adhiera a las tolerancias más estrictas, ciertas características de dicha pieza podrían requerirlas. Por lo general, se requiere la mayor precisión en los puntos estructurales donde una pieza debe encajar o unirse con otros componentes, como los orificios.

Si una pieza debe encajar con uno o varios componentes, debe tener tolerancias estrictas. En estos casos, debe comunicar las tolerancias requeridas a los servicios de mecanizado CNC, de lo contrario, no tendrán ninguna indicación de intención de diseño. En otras palabras, las tolerancias le dan a su socio de servicios de mecanizado CNC una indicación de cómo debe funcionar su pieza.

También vale la pena señalar que las tolerancias de mecanizado más estrictas pueden ser más costosas debido al desgaste causado por las máquinas herramienta CNC. Si bien una herramienta nueva puede no tener problemas para lograr tolerancias de ±0,001”, si la misma herramienta tiene que producir varias versiones de la misma pieza, esta precisión puede volverse menos consistente. Si solicita 1500 unidades de una pieza con una tolerancia de ±0,001", es posible que sus servicios de mecanizado CNC deban reemplazar la herramienta de mecanizado o ajustar la velocidad de mecanizado, lo que puede aumentar el tiempo y el costo de producción.

2. Altos costos para requisitos estrictos

Las tolerancias influyen directamente en la calidad de una pieza, pero también en su coste. El mecanizado de alta tolerancia suele ser más caro de realizar, ya que las piezas se tienen que mecanizar más lentamente y, a menudo, con herramientas más caras. Las piezas con tolerancias más estrictas también requieren una inspección CNC de calidad más exhaustiva, ya que la ventana de error es mucho más pequeña:estamos hablando de fracciones de milímetro. Otro factor que puede influir en el costo del mecanizado de alta tolerancia es la tasa de fallas, que tiende a ser mayor. El mecanizado de alta tolerancia puede aumentar los costos de producción y los costos de inspección de calidad.

3. Las tolerancias dependen del material

Debe considerar su elección de materiales al especificar las tolerancias de mecanizado. Los diferentes materiales tienen características individuales que pueden afectar el nivel de tolerancia que se puede lograr con ellos. Algunas de estas características incluyen:

• Dureza:los materiales más blandos son más difíciles de mecanizar con tolerancias estrictas. Esto se debe principalmente a su probabilidad de cambiar las dimensiones cuando la herramienta de corte los toca. Por lo tanto, debe tener más paciencia al mecanizar estos materiales más blandos.
• Abrasividad:los materiales ásperos y ásperos suelen ser duros para las herramientas de corte e incluso pueden hacer que se desgasten más rápido. Estos materiales dificultan el logro de una tolerancia específica porque los cambios en la herramienta de corte dan como resultado una menor precisión. Los materiales abrasivos generalmente requieren que el técnico cambie la herramienta varias veces durante el proceso de mecanizado.
• Estabilidad térmica:este es un problema que afecta principalmente a los no metales. A medida que se acumula calor durante el proceso de mecanizado, estos materiales comienzan a perder su forma. Esto restringe los procesos que puede usar en ese material en particular.

4. Elección de métodos de fabricación

Cada máquina CNC difiere en términos de capacidad. Algunas máquinas pueden alcanzar tolerancias con las que otras solo pueden soñar. La tolerancia de la máquina CNC determina qué tipo de piezas puede manejar. En algunos casos, tendrá que realizar operaciones adicionales en la pieza antes de que pueda lograr la tolerancia fina que necesita.

5. Inspección

Necesitará bastante tiempo para inspeccionar piezas con tolerancias muy estrechas. También es posible que deba emplear el uso de herramientas y equipos especializados para verificar la tolerancia de las piezas.

Cómo encontrar la tolerancia correcta

A veces, elegir la tolerancia no es la parte difícil. Es saber si es el elegido correcto. Para los diseñadores de productos o piezas, es imperativo determinar cuánto margen existe para las tolerancias de una pieza determinada. Puede tener una gran influencia para conocer la tolerancia correcta, el tiempo de entrega del proyecto y su costo. Un cliente que trabaje con un servicio de mecanizado CNC podría, sin saberlo, gastar el doble de lo que necesita para pedir la "mayor calidad posible". El mecanizado CNC es, por naturaleza, un proceso de alta precisión, por lo que las tolerancias más flexibles suelen estar muy cerca de las especificaciones originales. Estos son algunos consejos que le ayudarán en su proceso de toma de decisiones:

1. Considere el uso de su parte

No es necesario diseñar todas las piezas con una tolerancia estrecha. El uso específico de su pieza a menudo determina el grado de precisión requerido al mecanizarla. La creación de piezas que no combinan con otras, por ejemplo, a menudo requiere menos precisión de fresado. Teniendo en cuenta lo mucho más caro que es lograr tolerancias estrictas, si no lo necesita, no lo haga.

2. Busque una empresa de mecanizado CNC de buena reputación

Una forma de que los clientes encuentren la tolerancia correcta es encontrar un servicio de mecanizado CNC en el que confíen. Luego pueden analizar sus objetivos y especificaciones con un experto en fabricación y decidir las mejores tolerancias para su proyecto. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los ingenieros o diseñadores de piezas especificarán las tolerancias antes de enviar una solicitud de fabricación a una empresa de servicios de mecanizado CNC o de creación rápida de prototipos. Tener esta información lista para sus servicios de mecanizado CNC puede ahorrar tiempo y costos en el lado de la producción.

También es importante tener en cuenta que si no pregunta o especifica ninguna tolerancia al enviar una pieza para producción, la mayoría de los servicios de mecanizado CNC trabajarán automáticamente con su tolerancia estándar, generalmente alrededor de ±0,005 pulgadas (±0,127 mm). Esta es una desviación muy pequeña, imperceptible a simple vista, pero podría influir en cómo encaja la pieza final en un ensamblaje. Por ejemplo, si una pieza tiene un orificio demasiado pequeño, incluso de 0,005 pulgadas, encajar la pieza contigua dentro del orificio puede ser más complicado de lo necesario.

Tipos comunes de tolerancias en el mecanizado CNC

1. Tolerancias estándar

Los maquinistas utilizan tolerancias de mecanizado estándar para las piezas más fabricadas. Existen tolerancias de mecanizado estándar para piezas como roscas, pasadores, tuberías, etc. Algunos servicios de fresado ofrecen tolerancias típicas de +/-0,1 mm. Los maquinistas suelen aplicar estas tolerancias cuando el cliente no especifica los niveles de tolerancia. Estas tolerancias típicas se pueden encontrar en un gráfico de tolerancia de mecanizado CNC. El rango de tolerancias de mecanizado estándar generalmente lo establecen varios organismos de estándares internacionales, como la Organización Internacional de Normalización (ISO), la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) y el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI).

2. Tolerancias bilaterales

Cuando utiliza la tolerancia bilateral, la desviación de la dimensión dada puede ser negativa o positiva. Esto significa que puede ser un poco más grande o un poco más pequeño. Un ejemplo de una tolerancia bilateral es +/- 0,06 mm. Esto indica que la pieza mecanizada puede ser 0,06 mm más corta o más larga que la medida especificada. Las tolerancias bilaterales se utilizan principalmente para dimensiones exteriores.

3. Acotación geométrica y tolerancia

El dimensionamiento geométrico y las tolerancias son mucho más completos que los otros sistemas de tolerancias de mecanizado. Es un tipo de tolerancia de mecanizado CNC que resalta las medidas y las desviaciones permitidas. También describe las características geométricas específicas de la pieza mecanizada, como qué tan plana debe ser, su concentricidad y su posición real. Las tolerancias y las dimensiones geométricas se utilizan a menudo para piezas que tienen dimensiones extremadamente precisas.

4. Tolerancias unilaterales

Las tolerancias unilaterales se adaptan a las desviaciones en una sola dirección. La desviación es solo positiva o solo negativa. Un ejemplo de dicha tolerancia es +0,00/-0,06 mm. Esto significa que la pieza terminada puede ser como mucho más pequeña con una medida de 0,06 mm, pero no debe exceder la medida especificada. Por lo general, implementa la tolerancia unilateral cuando diseña una parte que entra en otra. La pieza no debe ser más grande que la medida especificada, ya que eso significará que no podrá colocarse en su posición.

5. Tolerancias límite

Una tolerancia límite es un tipo de tolerancia de mecanizado CNC expresada como un rango de valores, donde la pieza está bien siempre que la medida se encuentre dentro de ese rango. 13 – 13,5 mm, por ejemplo, es una tolerancia límite que indica que la pieza debe tener una medida que se encuentre entre el límite superior e inferior. (13 mm es el límite superior y 13,5 mm es el límite inferior)

RapidDirect, su socio profesional de servicios de mecanizado CNC

En RapidDirect, ofrecemos una gama de tolerancias de mecanizado CNC para satisfacer las necesidades de nuestros clientes. Nuestras tolerancias estándar para el mecanizado CNC de metales cumplen con DIN-2768-1-fine, mientras que para los plásticos es DIN-2768-1-medium. Puede encontrar una tabla de tolerancias de mecanizado CNC aquí. Una tolerancia estándar para un servicio de mecanizado CNC suele ser de ± 0,005”. Las tolerancias de mecanizado más estrictas posibles están en el rango de ±0,001", aproximadamente el ancho de un cabello humano.

Nuestra amplia planta de fabricación en Shenzhen, China, también alberga una serie de máquinas CNC de 3, 4 y 6 ejes. También ofrecemos diferentes acabados superficiales para nuestras piezas mecanizadas CNC. Además del mecanizado CNC, también ofrecemos diferentes capacidades de fabricación a nuestros clientes en todo el mundo.

Nuestros servicios de mecanizado CNC también cubren inspección de calidad, certificaciones de materiales e inspecciones de dimensiones completas con informes. El proceso de inspección CNC de dimensión completa, que se basa en herramientas de medición y metrología de vanguardia, es fundamental para garantizar que los prototipos o las piezas finales cumplan con las especificaciones y tolerancias exactas solicitadas por el cliente. En otras palabras, verificaremos una y otra vez que se cumplan las tolerancias especificadas y, si no es así, trabajaremos con usted para entregar una pieza que cumpla con sus requisitos.

Si tiene alguna pregunta sobre las tolerancias de las piezas para el mecanizado CNC o desea obtener más información sobre los servicios de mecanizado CNC de RapidDirect, no dude en ponerse en contacto con un miembro de nuestro equipo de fabricación.