Dominando tolerancias ajustadas: estrategias probadas para manufactura precisa

En manufactura de grandes series de producción, una de las mayores dificultades que experimentan los mecanizadores es mantener la herramienta a las tolerancias necesarias en agujeros, paredes y roscas. Típicamente, esto es un proceso iterativo que puede ser tedioso y estresante, especialmente para mecanizadores inexpertos. Aunque cada trabajo presenta un conjunto único de desafíos, hay reglas prácticas que pueden seguirse para asegurar que su pieza cumple con sus demandas de precisión.

¿Qué es una Tolerancia?

Una tolerancia es una cantidad permitida de variación en una pieza o herramienta de corte que una dimensión puede caer dentro. Al crear un plano de pieza, las tolerancias de la herramienta no pueden pasarse por alto, ya que las tolerancias de herramienta pueden resultar en variaciones de pieza. Las tolerancias de pieza tienen que ser las mismas, si no mayores, que las tolerancias de herramienta para asegurar precisión de pieza.

Las tolerancias de herramienta de corte a menudo se aplican a las dimensiones más críticas de una herramienta, como Diámetro de Corte, Longitud de Corte, Diámetro de Vástago, y Longitud Total. Al seleccionar una herramienta de corte para un trabajo, es crítico elegir una marca que se adhiera a estándares de tolerancia estrictos y consistencia lote a lote confiable. Fabricantes como Harvey Tool y Helical Solutions muestran prominentemente tolerancias para muchas dimensiones críticas de herramienta e inspeccionan a fondo cada herramienta para asegurar que cumple las tolerancias especificadas. Abajo está la cabecera de tabla para la línea de Fresas de Mango Miniaturas de Harvey Tool — Cuadradas — Cortas y Estándar.

Las tolerancias ayudan a crear repetibilidad y especificidad, especialmente en una industria en la que incluso una milésima de pulgada puede hacer o romper un producto final. Esto es especialmente cierto para herramientas miniaturas, donde Harvey Tool tiene experiencia en el diseño y fabricación de herramientas tan pequeñas como .001" de diámetro.

¿Cómo se Usan las Tolerancias?

Al ver una tolerancia, hay una dimensión superior e inferior, significando el rango en el que la dimensión de la herramienta puede desviarse — tanto arriba como abajo de lo que se dice que es su tamaño. En el ejemplo de abajo, una herramienta de diámetro de corte .030" tendría un rango de tamaño entre .0295" y .0305".

Manteniendo Tolerancias en Operaciones de Taladrado

Los agujeros a menudo exigen las tolerancias dimensionales más estrictas, ya que generalmente están destinados a alinearse perfectamente con una pieza conjugada. Para mantener tolerancias, empiece primero probando el runout (desviación radial) tanto de su máquina como de su herramienta. Este paso simple, aunque a menudo pasado por alto, puede ahorrar a los mecanizadores una gran cantidad de tiempo y frustración.

Brocas de Centrado (Spotting Drills)

Las brocas de centrado permiten que los taladros tengan un punto de partida muy preciso, minimizando el vagabundeo o desviación de una ruta deseada. Esto puede ser especialmente beneficioso al mecanizar superficies irregulares, donde acceder a la ubicación perfecta de un agujero puede ser más difícil.

Avellanadores (Reamers)

El avellanado es excelente para cualquier mandato de tolerancia muy estricta, porque muchos avellanadores miniaturas tienen tolerancias mucho más estrictas que un taladro. Los Avellanadores Miniatura de Harvey Tool, por ejemplo, tienen tolerancias de +.0000"/-.0002 para opciones sin recubrir y +.0002"/-.0000" para herramientas recubiertas AlTiN. Los avellanados cortan en su filo biselado, removiendo una cantidad mínima de material dentro de un agujero con el objetivo final de llevarlo a medida. Debido a que el filo de corte de un avellanador es tan pequeño, la herramienta tiene un diámetro de núcleo mayor y es así una herramienta más rígida.

Manteniendo Tolerancias Estrictas al Mecanizar Paredes

Cuidado con la Deflexión

Mantener tolerancias al mecanizar paredes se hace difícil por la deflexión, o la curvatura que una herramienta experimenta cuando se le aplica una fuerza. Donde un ángulo aparece en una pared debido a deflexión, opte por una herramienta con alcance (reached tool) para permitir menos deflexión a lo largo del cuello de la herramienta. Además, tome más profundidades de corte axiales y mecanice en pasos con pasadas de acabado para ejercer menos presión en la herramienta. Para tolerancias de acabado superficial, una herramienta de flauta larga puede ser requerida para minimizar evidencia de trayectoria de herramienta dejada en una pieza. Para más información en formas de minimizar deflexión, lea Deflexión de Herramienta y sus Remedios.

Fresas de Radio de Esquina (Corner Radius End Mills)

Las fresas de radio de esquina, porque no presentan un filo afilado, se desgastan más lento que una fresa cuadrada. Al utilizar herramienta de radio de esquina, la fractura en el filo de la herramienta será minimizada, resultando en una distribución de presión uniforme en cada uno de los filos de corte. Porque el filo más afilado en una herramienta cuadrada es menos durable y más propenso a agrietarse por la concentración de tensión en ese punto, una herramienta de radio de esquina sería mucho más rígida y así menos susceptible a causar variación de tolerancia. Por esta razón, se recomienda usar una herramienta de desbaste con perfil de radio de esquina y un acabador con perfil cuadrado para una tolerancia de filo. Al diseñar una pieza y manteniendo la fabricación en mente, si hay potencial para una pared con radio en lugar de una pared con filo cuadrado, una pared con radio permite mecanizado más fácil y menos cambios de herramienta.

Manteniendo Tolerancias Estrictas al Roscar

Hacer roscas a tolerancia se trata todo de evacuación de viruta. Evacuar virutas es un problema comúnmente pasado por alto; si las virutas dentro de un agujero no han sido removidas antes de una operación de roscado, podría haber interferencia en la punta de la herramienta que lleva a vibración y chatter dentro de una rosca. Esto disminuiría la continuidad de la rosca mientras también altera los puntos de contacto. La discontinuidad de una rosca podría ser la diferencia entre pasar y fallar una pieza, y porque el roscado es típicamente la última aplicación al mecanizar para disminuir daño a las roscas, también aumenta la probabilidad de virutas restantes dentro del agujero de otras aplicaciones.

Tolerancias Resumidas

Si continúa experimentando problemas manteniendo tolerancias estrictas a pesar de este post, consulte al equipo técnico de Harvey Tool o Helical Solutions, ya que el problema puede existir fuera de su máquina. La temperatura y humedad pueden variar qué tan pegajoso es un material, y pueden llevar a expansión y contracción de la pieza. Adicionalmente, la cimentación de edificios puede expandirse y contraerse debido a temperatura exterior, lo que puede resultar en runout aumentado y vibración irregular en un husillo.