Sådan specificerer du CNC-bearbejdningstolerancer for at kontrollere omkostninger og kvalitet

Når man designerCNC-bearbejdede dele, en af ​​de vigtigste beslutninger er ikke blot hvor præcist en maskine kan producere delen. Det vigtigere spørgsmål er:

Mange ingeniører og indkøbsteams antager, at strammere tolerancer altid betyder bedre kvalitet. I virkeligheden kan unødvendigt snævre tolerancer øge bearbejdningstiden, inspektionskravene, produktionsrisikoen og de samlede omkostninger.

En bedre fremgangsmåde er at specificere tolerancer i henhold tilfunktion af hver funktion.

Ved specialfremstillet CNC-bearbejdning bør målet ikke være at gøre hver dimension ekstremt præcis. Målet er at opnå den nødvendige ydeevne, samtidig med at fremstillingsprocessen forbliver praktisk og omkostningseffektiv.

1. Hvad er en CNC-bearbejdningstolerance?

En CNC-bearbejdningstolerance definerer den acceptable variation fra den nominelle dimension vist på en teknisk tegning.

For eksempel:

Tolerancen fortæller producenten, hvilket interval der er acceptabelt. Den fortæller også kvalitetsteamet, hvad der skal inspiceres.

Dog kræver ikke alle dimensioner på en CNC-bearbejdet del den samme tolerance.

En simpel udvendig dimension kan fungere perfekt med en relativt løs tolerance, mens en lejeboring, et lokaliseringshul, en akseldiameter eller en tætningsflade kan kræve meget strammere kontrol.

Det er derfortolerancedesigner en vigtig del af Design for Manufacturability (DFM).

2. Giv ikke hver dimension en stram tolerance

En af de mest almindelige fejl i CNC-bearbejdning er at anvende snævre tolerancer på alle dimensioner.

For eksempel, overvej et aluminiumshus med 30 dimensioner.

Måske er kun fire dimensioner afgørende for samlingen:

• Lejeboring
• Lokaliseringshul
• Akselgrænseflade
• Tætningsflade

De andre dimensioner styrer muligvis kun den overordnede form eller udseende.

Hvis alle 30 dimensioner er specificeret med meget snævre tolerancer, kan producenten være nødt til at anvende yderligere efterbehandling og mere omfattende inspektion.

Dette kan øge:

• Bearbejdningstid
• Krav til værktøj
• Inspektionstid
• Opsætningstid
• Skrotrisiko
• Produktionsomkostninger
• Leveringstid

3. Hvordan tolerance påvirker CNC-bearbejdningsomkostningerne

En strammere tolerance kræver ikke automatisk en helt anden CNC-maskine.

Det kan dog kræve en mere kontrolleret fremstillingsproces.

For eksempel kan en standard bearbejdet dimension produceres gennem normale skrub- og sletbearbejdningsoperationer.

En kritisk ±0,01 mm funktion kan kræve:

1. Mere præcis emneopspænding
2. Yderligere efterbehandlingspas
3. Bedre værktøjstilstand
4. Mere omhyggelige skæreparametre
5. Temperatur- og materialeadfærdsovervejelser
6. Yderligere dimensionsinspektion
7. Mulig CMM-måling

Derfor, når man anmoderCNC-bearbejdning med snæver tolerance, bør købere forstå, at tolerancekravet kan påvirke tilbuddet.

Denne tilgang kan ofte reducere produktionsomkostningerne uden at ændre delens funktionelle ydeevne.

4. Sådan bestemmer du den rigtige tolerance for en CNC-del

Når du specificerertolerancer for CNC-bearbejdede dele, bør ingeniører starte med funktionens funktion.

Den nøjagtige tolerance bør altid bestemmes i henhold til anvendelse, materiale, geometri, proceskapacitet og inspektionsmetode.

5. CNC-fræsning og CNC-drejning kan kræve forskellige tolerancestrategier

Tolerancekrav bør også tages i betragtning sammen med fremstillingsprocessen.

6. Materiale kan påvirke tolerancekontrollen

Det samme tolerancekrav kan være lettere at opnå på ét materiale end på et andet.

Aluminium, rustfrit stål, stål, messing, kobberlegeringer og tekniske plasttyper kan opføre sig forskelligt under bearbejdning.

For eksempel faktorer som:

• Termisk ekspansion
• Materialets hårdhed
• Indre stress
• Deldeformation
• Skæretemperatur
• Vægtykkelse

kan påvirke de endelige dimensioner.

Dette bliver især vigtigt for store eller tyndvæggede CNC-bearbejdede dele.

Derfor bør en tegning ikke evalueres udelukkende ud fra den numeriske tolerance.

En erfaren leverandør af CNC-bearbejdning bør også gennemgå:

som ét produktionssystem.

7. Glem ikke GD&T og datastruktur

For præcisions-CNC-bearbejdede dele beskriver dimensionstolerancen alene muligvis ikke det funktionelle krav fuldstændigt.

For eksempel kan et hul have den korrekte diameter, men stadig være i den forkerte position.

Det er herGD&T (Geometrisk dimensionering og tolerancebestemmelse)bliver vigtigt.

Afhængigt af anvendelsen kan tegningerne styre:

• Position
• Fladhed
• Parallelisme
• Vinkelret
• Profil
• Udløb
• Koncentricitet eller relaterede geometriske forhold

En god datastruktur hjælper producenten med at forstå, hvordan delen skal placeres og inspiceres.

For kritiske CNC-komponenter kan klar GD&T reducere misforståelser mellem designer, producent og kvalitetsteam.

8. Tolerance og inspektion bør planlægges sammen

Et tolerancekrav er kun nyttigt, hvis det kan måles pålideligt.

For eksempel kan en kritisk CNC-bearbejdet komponent kræve:

• Digital skydelæreinspektion
• Mikrometermåling
• Højdemåler
• Optisk måling
• CMM-inspektion
• Første artikelinspektion (FAI)

Inspektionsmetoden skal stemme overens med kravet.

Hos HY Metals er kvalitetskontrol integreret i fremstillingsprocessen, herunder dimensionsinspektion og verifikation af første artikel for præcisionsbearbejdede komponenter. Virksomheden oplyser også, at den opretholder et ISO 9001:2015 kvalitetssystem og yder FAI-support i alle dimensioner.

Dette er vigtigt fordiProduktionspræcision og målekapacitet skal arbejde sammen.

9. En praktisk tolerancestrategi for ingeniører

Før du udgiver en CNC-tegning, skal du stille disse spørgsmål:

Denne proces kan hjælpe ingeniører med at undgå begge yderpunkter:

10. Hvordan HY Metals understøtter CNC-tolerancekrav

HY Metals leverer specialfremstilledeCNC-bearbejdning, CNC-fræsning, CNC-drejning, præcisionsbearbejdning og plademetalfremstillingtil prototyper, lavvolumenproduktion og produktionsdele.

Virksomheden har flere CNC-produktionsfaciliteter og mere end 500 produktionsmaskiner på tværs af sin bredere produktionsaktivitet. Dens CNC-kapaciteter omfatter flerakset bearbejdning, CNC-fræsning, CNC-drejning, slibning og EDM.

For ingeniørprojekter kan HY Metals gennemgå tegninger og give DFM-feedback før produktion.

Dette er især nyttigt, når en del indeholder:

• Snævre dimensionstolerancer
• Kompleks maskinbearbejdet geometri
• Kritiske huller
• Præcisionsaksler
• Parringsflader
• GD&T-krav
• Særlige inspektionskrav

I stedet for blot at spørge, om en tolerance er mulig, kan ingeniørteamet vurdere, om tolerancen ernødvendige, fabrikerbare og omkostningseffektive.

11. Den bedste tolerance er ikke altid den strammeste tolerance

For ingeniører og indkøbsteams, der indkøber specialfremstillede CNC-bearbejdede dele, er den bedste tolerance den, der giver den nødvendige funktion uden at skabe unødvendige produktionsvanskeligheder.

En veldesignet tegning bør tydeligt skelne mellem:

Denne tilgang kan hjælpe med at reducere omkostningerne til CNC-bearbejdning, samtidig med at kvaliteten og ydeevnen af ​​den færdige komponent opretholdes.