Guía de tolerancias de mecanizado CNC: Estándares, tablas y cómo elegir la tolerancia correcta

Al pedir piezas mecanizadas por CNC, una de las preguntas más importantes es qué tan precisamente debe controlarse cada dimensión.

Una pieza puede parecer correcta pero aún así no encajar con su componente de acoplamiento si un orificio es demasiado pequeño, un eje es demasiado grande o una superficie de montaje no es lo suficientemente plana.

Una guía de tolerancias de mecanizado CNC ayuda a los ingenieros y equipos de compras a comprender qué dimensiones necesitan un control estricto, cuáles pueden usar tolerancias generales y cómo los requisitos de tolerancia afectan el costo de fabricación.

Una tolerancia de mecanizado es la variación permitida alrededor de una dimensión especificada.

Por ejemplo, un dibujo especifica una longitud de pieza de:

100.00 ±0.10 mm

Esto significa que la longitud aceptable está entre 99.90 mm y 100.10 mm.

La pieza no tiene que medir exactamente 100.00 mm. Cualquier longitud medida dentro de los límites especificados cumple con ese requisito dimensional.

La banda de tolerancia total es de 0.20 mm, ya que los límites superior e inferior difieren en 0.20 mm.

Las tolerancias ayudan a los fabricantes a producir piezas que encajan y funcionan de manera confiable a pesar de las pequeñas variaciones inherentes al mecanizado.

No existe una única tolerancia que se aplique a todas las piezas o proveedores de CNC.

Como referencia general, muchos talleres de mecanizado utilizan aproximadamente ±0.125 mm (±0.005 in) para dimensiones lineales ordinarias cuando no se especifica un requisito más estricto. Su dibujo, cotización y estándar de fabricación acordado deben determinar el valor predeterminado real.

Nuestros Consejos de diseño para tiradas de producción de mecanizado CNC de bajo volumen explican por qué especificar tolerancias prácticas y simplificar características puede ayudar a controlar el costo de producción.

Estos rangos son referencias de diseño prácticas, no estándares universales. La tolerancia apropiada depende del tamaño de la pieza, la geometría, el material, el proceso de mecanizado y el método de inspección. Un proveedor debe confirmar si una característica particular se puede mantener de manera consistente con la tolerancia solicitada.

Para conocer las capacidades publicadas y el equipo de inspección de Shiye, consulte nuestra Instalaciones CNC de 60 máquinas de Shiye Hardware.

Esto controla el tamaño de una característica, como longitud, ancho, espesor o diámetro.

Por ejemplo, un eje especificado como 10.00 ±0.02 mm debe medir entre 9.98 y 10.02 mm.

La toleranciación geométrica controla las características más allá de su tamaño básico. Puede definir requisitos de forma, orientación, posición o perfil de superficie.

Ejemplos comunes incluyen:

1:Planitud: Cuánto puede desviarse una superficie de un plano.

2:Paralelismo: Qué tan paralelas deben permanecer dos superficies o características.

3:Perpendicularidad: Qué tan cerca debe estar una superficie o eje de 90 grados con respecto a una referencia.

4:Tolerancia de posición: Qué tan con precisión debe ubicarse un orificio u otra característica con respecto a los datum.

5:Excentricidad: Cuánto puede variar una superficie giratoria a medida que gira la pieza.

Por ejemplo, cuatro orificios de montaje podrían tener el diámetro correcto pero aún así fallar en el ensamblaje si sus posiciones son incorrectas.

Nuestra guía más reciente, Introducción a GD&T para mecanizado CNC, explica cómo las referencias de datum y la toleranciación geométrica comunican estos requisitos de manera más clara.

Las tolerancias más estrictas reducen el rango de dimensiones acabadas aceptables. Mantenerlas de manera consistente puede requerir más control durante el mecanizado y la inspección.

Los principales impulsores de costos incluyen:

1:Operaciones de acabado más lentas

2:Controles dimensionales más frecuentes

3:Mecanizado o rectificado adicional

4:Control más estricto del desgaste de la herramienta y la sujeción de la pieza

5:Mayor riesgo de rechazo o reelaboración

Por ejemplo, una placa de montaje no crítica puede funcionar perfectamente bien con una tolerancia dimensional general, mientras que un asiento de rodamiento puede necesitar una tolerancia de diámetro mucho más estricta para lograr el ajuste requerido.

Por lo tanto, aplicar ±0.01 mm a cada dimensión puede aumentar el costo sin mejorar la función de la pieza.

Comience preguntando qué hace cada característica.

Para superficies que no controlan el ensamblaje, el movimiento o el sellado, una tolerancia general puede ser suficiente.

Los ejemplos incluyen dimensiones externas no en contacto y algunas características cosméticas.

La ubicación del orificio puede ser más importante que el diámetro del orificio cuando varias piezas deben alinearse.

Especifique tolerancias de posición cuando el dibujo necesite controlar la relación entre orificios o entre un patrón de orificios y datum funcionales.

Los asientos de rodamiento, los ejes, los pasadores de localización y los componentes deslizantes pueden requerir un control dimensional o geométrico más estricto.

El requisito exacto debe provenir del ajuste y la función previstos, en lugar de la suposición de que cada pieza de precisión necesita la tolerancia más estricta disponible.

La tolerancia alcanzable depende de más que de la capacidad nominal de la máquina CNC.

El aluminio es relativamente fácil de mecanizar, pero las piezas grandes de pared delgada pueden moverse cuando se elimina material. Las fuerzas de sujeción, la deflexión de la herramienta, el calor y las tensiones residuales también pueden afectar las dimensiones finales.

Por ejemplo, un bloque de aluminio grueso con un orificio accesible puede ser más fácil de controlar que una placa grande con varios bolsillos profundos y paredes delgadas.

Es por eso que la revisión de tolerancias debe considerar:

1:Condición del material y la materia prima

2:Dimensiones y geometría de la pieza

3:Secuencia de sujeción de la pieza y mecanizado

4:Acceso de la herramienta de corte

5:Tratamiento superficial

6:Requisitos de inspección

Si el anodizado u otro acabado afecta una dimensión funcional, especifique si la tolerancia final se aplica antes o después del acabado.

El apilamiento de tolerancias ocurre cuando las variaciones dimensionales de múltiples características se suman en un ensamblaje.

Considere dos dimensiones, cada una especificada como 20.00 ±0.10 mm.

Su longitud nominal combinada es de 40.00 mm.

Si ambas dimensiones están en sus límites superiores, el total se convierte en 40.20 mm. Si ambas están en sus límites inferiores, el total se convierte en 39.80 mm.

Por lo tanto, la dimensión total del ensamblaje puede variar entre 39.80 y 40.20 mm bajo este cálculo simplificado de peor caso.

Es por eso que los ingenieros deben considerar el ensamblaje completo en lugar de evaluar la tolerancia de cada pieza de forma independiente.

Donde el rendimiento del ensamblaje es crítico, un análisis de apilamiento de tolerancias puede ayudar a identificar qué dimensiones individuales necesitan un control más estricto.

Considere a Mike, un ingeniero de automatización en los Estados Unidos, que está pidiendo una placa de montaje de aluminio mecanizada por CNC.

Su dibujo inicial especifica ±0.01 mm para la longitud, el ancho, el espesor, los orificios de montaje y cada bolsillo.

Durante la revisión del diseño, el equipo separa los requisitos funcionales:

1:Dimensiones generales: tolerancia general donde sea apropiado

2:Posiciones de los orificios de montaje: controladas para soportar la alineación del ensamblaje

3:Orificio de localización crítico: tolerancia dimensional más estricta basada en el componente de acoplamiento

4:Bordes de bolsillo no funcionales: tolerancia general práctica

Este enfoque permite al fabricante centrar la inspección y el control del proceso en las características que más importan.

No significa que las tolerancias más estrictas deban eliminarse siempre que sea posible. Deben conservarse siempre que la función de ingeniería las requiera.

Para obtener orientación relacionada, consulte nuestras Consejos de diseño para tiradas de producción de mecanizado CNC de bajo volumen, que cubre formas prácticas de reducir el trabajo de mecanizado innecesario y mejorar la fabricabilidad.

Antes de solicitar una cotización, prepare:

1:Dibujo de ingeniería 2D

2:Archivo CAD 3D

3:Material y grado

4:Tolerancias dimensionales críticas

5:Requisitos de GD&T y datum, cuando corresponda

6:Acabado superficial

7:Cantidad

8:Requisitos de inspección

9:Requisitos de entrega

Si una característica es crítica para el ensamblaje, identifíquela claramente. Esto ayuda al proveedor a determinar el proceso de mecanizado y el método de inspección apropiados antes de la producción.

Nuestros Servicios de mecanizado CNC personalizados admiten componentes personalizados basados en dibujos, con requisitos de tolerancia e inspección evaluados según el proyecto.

Una buena guía de tolerancias de mecanizado CNC no se trata de hacer que cada dimensión sea lo más precisa posible. Se trata de elegir tolerancias que permitan que la pieza funcione de manera confiable sin hacer que la fabricación sea innecesariamente difícil.

Utilice tolerancias generales para dimensiones no críticas, tolerancias más estrictas para interfaces funcionales y GD&T cuando la forma, la orientación o la posición de una característica sean importantes.

¿Tiene una pieza mecanizada por CNC que requiere tolerancias dimensionales o geométricas específicas?

Envíe su dibujo 2D, archivo CAD 3D, material, cantidad y requisitos críticos.