Guia de tolerâncias de usinagem CNC: padrões, gráficos e como escolher a tolerância certa

Ao encomendar peças usinadas em CNC, uma das questões mais importantes é a precisão com que cada dimensão deve ser controlada.

Uma peça pode parecer correta, mas ainda assim não encaixar seu componente correspondente se o furo for muito pequeno, o eixo for muito grande ou a superfície de montagem não for plana o suficiente.

UMGuia de tolerâncias de usinagem CNCajuda engenheiros e equipes de compras a entender quais dimensões precisam de controle rígido, quais podem usar tolerâncias gerais e como os requisitos de tolerância afetam o custo de fabricação.

Uma tolerância de usinagem é a variação permitida em torno de uma dimensão especificada.

Por exemplo, um desenho especifica um comprimento de peça de:

100,00 ±0,10mm

Isso significa que o comprimento aceitável está entre99,90 mm e 100,10 mm.

A peça não precisa medir exatamente 100,00 mm. Qualquer comprimento medido dentro dos limites especificados atende a esse requisito dimensional.

A faixa de tolerância total é de 0,20 mm, pois os limites superior e inferior diferem em 0,20 mm.

As tolerâncias ajudam os fabricantes a produzir peças que se ajustam e funcionam de forma confiável, apesar das pequenas variações inerentes à usinagem.

Não existe uma tolerância única que se aplique a todas as peças ou fornecedores CNC.

Como referência geral, muitas oficinas mecânicas utilizam aproximadamente±0,125 mm (±0,005 pol.)para dimensões lineares comuns quando nenhum requisito mais rígido é especificado. Seu desenho, cotação e padrão de fabricação acordado devem determinar o padrão real.

NossoDicas de projeto para execuções de produção de usinagem CNC de baixo volumeexplica por que especificar tolerâncias práticas e simplificar recursos pode ajudar a controlar os custos de produção.

Estas gamas são referências práticas de design e não padrões universais. A tolerância apropriada depende do tamanho da peça, geometria, material, processo de usinagem e método de inspeção. Um fornecedor deve confirmar se uma determinada característica pode ser mantida consistentemente na tolerância solicitada.

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Isso controla o tamanho de um recurso, como comprimento, largura, espessura ou diâmetro.

Por exemplo, um eixo especificado como 10,00 ±0,02 mm deve medir entre 9,98 e 10,02 mm.

A tolerância geométrica controla recursos além de seu tamanho básico. Ele pode definir requisitos de forma, orientação, posição ou perfil de superfície.

Exemplos comuns incluem:

1: Planicidade:Quanto uma superfície pode desviar-se de um plano plano.

2: Paralelismo:Quão paralelas duas superfícies ou recursos devem permanecer.

3:Perpendicularidade:Quão próxima uma superfície ou eixo deve estar de 90 graus em relação a uma referência.

4:Tolerância de posição:A precisão com que um furo ou outro recurso deve ser localizado em relação aos pontos de referência.

5: esgotamento:O quanto uma superfície rotativa pode variar conforme a peça gira.

Por exemplo, quatro furos de montagem podem ter o diâmetro correto, mas ainda assim falharem na montagem se suas posições estiverem erradas.

Nosso guia mais recente,Introdução ao GD&T para usinagem CNC, explica como as referências de dados e as tolerâncias geométricas comunicam esses requisitos de forma mais clara.

Tolerâncias mais restritas reduzem a faixa de dimensões de acabamento aceitáveis. Mantê-los consistentemente pode exigir mais controle durante a usinagem e inspeção.

Os principais direcionadores de custos incluem:

1: Operações de acabamento mais lentas

2: Verificações dimensionais mais frequentes

3: Usinagem ou retificação adicional

4: Controle mais próximo do desgaste da ferramenta e da fixação

5:Maior risco de rejeição ou retrabalho

Por exemplo, uma placa de montagem não crítica pode funcionar perfeitamente bem com uma tolerância dimensional geral, enquanto um assento de rolamento pode precisar de uma tolerância de diâmetro muito mais restrita para obter o ajuste necessário.

Aplicar ±0,01 mm a cada dimensão pode, portanto, aumentar o custo sem melhorar a função da peça.

Comece perguntando o que cada recurso faz.

Para superfícies que não controlam montagem, movimento ou vedação, uma tolerância geral pode ser suficiente.

Os exemplos incluem dimensões externas sem contato e alguns recursos cosméticos.

A localização do furo pode ser mais importante que o diâmetro do furo quando várias peças precisam ser alinhadas.

Especifique tolerâncias posicionais quando o desenho precisar controlar a relação entre furos ou entre um padrão de furo e referências funcionais.

Assentos de rolamentos, eixos, pinos de localização e componentes deslizantes podem precisar de um controle dimensional ou geométrico mais rígido.

O requisito exato deve vir do ajuste e da função pretendidos, e não da suposição de que cada peça de precisão precisa da tolerância mais rigorosa disponível.

A tolerância alcançável depende de mais do que a capacidade nominal da máquina CNC.

O alumínio é relativamente fácil de usinar, mas peças grandes e de paredes finas podem se mover quando o material é removido. Forças de fixação, deflexão da ferramenta, calor e tensão residual também podem afetar as dimensões finais.

Por exemplo, um bloco grosso de alumínio com um furo acessível pode ser mais fácil de controlar do que uma placa grande com vários bolsões profundos e paredes finas.

É por isso que a revisão da tolerância deve considerar:

1:Condição de material e estoque

2: Dimensões e geometria da peça

3: Sequência de fixação e usinagem

4: Acesso à ferramenta de corte

5:Tratamento de superfície

6: Requisitos de inspeção

Se a anodização ou outro acabamento afetar uma dimensão funcional, especifique se a tolerância final se aplica antes ou depois do acabamento.

O empilhamento de tolerância ocorre quando variações dimensionais de vários recursos são somadas em uma montagem.

Considere duas dimensões, cada uma especificada como20,00 ±0,10mm.

Seu comprimento nominal combinado é de 40,00 mm.

Se ambas as dimensões estiverem nos limites superiores, o total passa a ser 40,20 mm. Se ambos estiverem nos limites inferiores, o total passa a ser 39,80 mm.

A dimensão total da montagem pode, portanto, variar entre 39,80 e 40,20 mm neste cálculo simplificado do pior caso.

É por isso que os engenheiros devem considerar a montagem completa em vez de avaliar a tolerância de cada peça de forma independente.

Onde o desempenho da montagem é crítico, uma análise do conjunto de tolerâncias pode ajudar a identificar quais dimensões individuais precisam de um controle mais rígido.

Vejamos o exemplo de Mike, um engenheiro de automação nos Estados Unidos, que está encomendando uma placa de montagem de alumínio usinada em CNC.

Seu desenho inicial especifica ±0,01 mm para o comprimento total, largura, espessura, furos de montagem e cada bolso.

Durante a revisão do projeto, a equipe separa os requisitos funcionais:

1: Dimensões totais: tolerância geral quando adequado

2:Posições dos furos de montagem: controladas para apoiar o alinhamento da montagem

3: Furo de localização crítico: tolerância dimensional mais restrita com base no componente correspondente

4: Bordas de bolso não funcionais: tolerância geral prática

Essa abordagem permite que o fabricante concentre a inspeção e o controle do processo nos recursos mais importantes.

Isso não significa que tolerâncias mais rígidas devam ser removidas sempre que possível. Eles devem ser mantidos sempre que a função de engenharia os exigir.

Para obter orientação relacionada, consulte nossoDicas de projeto para execuções de produção de usinagem CNC de baixo volume, que aborda formas práticas de reduzir trabalhos de usinagem desnecessários e melhorar a capacidade de fabricação.

Antes de solicitar um orçamento, prepare:

Desenho de engenharia 1:2D

Arquivo CAD 2:3D

3:Material e grau

4: Tolerâncias dimensionais críticas

5: Requisitos de GD&T e dados, quando aplicável

6:Acabamento de superfície

7: Quantidade

8: Requisitos de inspeção

9: Requisitos de entrega

Se um recurso for crítico para a montagem, identifique-o claramente. Isso ajuda o fornecedor a determinar o processo de usinagem e o método de inspeção apropriados antes da produção.

NossoServiços de usinagem CNC personalizados suportar componentes customizados baseados em desenho, com requisitos de tolerância e inspeção avaliados de acordo com o projeto.

Um bom guia de tolerância de usinagem CNC não significa tornar cada dimensão o mais precisa possível. Trata-se de escolher tolerâncias que permitam que a peça funcione de forma confiável, sem dificultar desnecessariamente a fabricação.

Use tolerâncias gerais para dimensões não críticas, tolerâncias mais restritas para interfaces funcionais e GD&T quando a forma, orientação ou posição de um recurso for importante.

Possui uma peça usinada em CNC que requer tolerâncias dimensionais ou geométricas específicas?

Envie seu desenho 2D, arquivo CAD 3D, material, quantidade e requisitos críticos.