El mecanizado CNC es el uso de programación informática y dispositivos electromecánicos para procesar automáticamente piezas metálicas (y no metálicas) según sea necesario. Una máquina herramienta CNC realiza todas las operaciones en una pieza de trabajo de acuerdo con un programa para entregar el producto final.
Los servicios de mecanizado CNC son muy precisos en el tamaño del producto, pero no perfectos. Varios factores pueden generar diferencias, desde el material de la pieza hasta el proceso de mecanizado utilizado. Por lo tanto, los ingenieros asignan tolerancias de mecanizado a las piezas durante el proceso de diseño.
Tabla de contenido
¿Qué es la tolerancia de procesamiento?
La tolerancia de mecanizado, también llamada precisión dimensional, es la desviación permitida en el tamaño de la pieza.
Esto se expresa como límites de tamaño máximo y mínimo para la pieza. Una pieza se considera aceptable si su tamaño está dentro de estos límites. Sin embargo, si el tamaño de las piezas supera estos límites, estas piezas se consideran sobredimensionadas e inutilizables.
Las tolerancias de mecanizado suelen comenzar con un signo ±. Por ejemplo, una pieza que mide 2,0 pulgadas (50,8 mm) de alto requiere un rango de tolerancia de ± 0,005 pulgadas (0,127 mm). Para pasar la inspección de calidad, la altura variable de la pieza final debe estar entre 2,005 pulgadas (50,927 mm) y 1,905 pulgadas (48,387 mm).
Las tolerancias también se pueden expresar con cualquier punto decimal. Cuantos más lugares decimales, más estrecha es la tolerancia. Estos diferentes tipos de tolerancias se expresan como:
Conserva un lugar decimal representado como (.x) (por ejemplo, ± 0,2″)
Dos decimales expresados como (. 0x) (ej. ± 0.01″)
3 decimales expresados como (. 00x) (ej. ± 0.005 ″)
4 decimales expresados como (. 000x) (ej. ± 0.0005 ″)
¿Qué son las tolerancias de mecanizado estándar?
No existe tal cosa como una verdadera tolerancia de mecanizado estándar. Esto se debe principalmente a que diferentes aplicaciones requieren diferentes tolerancias. Sin embargo, algunos fabricantes y grupos industriales han establecido tolerancias estándar que utilizan o recomiendan para piezas y materiales específicos. Esto es especialmente cierto en las industrias de fabricación militar y aeroespacial.
Normalmente, el cliente proporciona las tolerancias del proyecto al taller mecánico. Algunos talleres mecánicos tienen que proporcionar tolerancias a sus clientes, de lo contrario, otros operan de acuerdo con una lista general de tolerancias. Por ejemplo, SANS tiene una tolerancia de fabricación estándar de ± 0,004 pulgadas (0,1 mm).
¿Cuáles son las consideraciones al elegir las tolerancias?
Se deben considerar muchos factores al determinar las tolerancias. Éstas incluyen:
material:
Los materiales se comportan de manera diferente bajo presión. Algunos materiales son más fáciles de trabajar que otros. Estas propiedades del material deben tenerse en cuenta al determinar las tolerancias.Por ejemplo, las siguientes funciones comunes
Resistencia a la abrasión:
Algunos materiales muy resistentes al desgaste se vuelven muy duros durante el procesamiento. Debido a la naturaleza abrasiva de los materiales, estos materiales desgastan la máquina de corte y afectan las tolerancias de diseño.
Dureza y rigidez:
Los materiales blandos y flexibles suelen ser más difíciles de mecanizar con tolerancias específicas porque pueden cambiar de tamaño. Por lo tanto, es posible que se requieran medidas adicionales para cortar el material para cumplir con las tolerancias.
Estabilidad térmica:
Algunos materiales no metálicos, especialmente los plásticos, tienden a deformarse cuando se calientan. Esto limita los tipos de procesos de mecanizado permitidos y afecta las tolerancias de las piezas.
Tipo de procesamiento:
Algunos procesos son más precisos que otros, por lo que los métodos de procesamiento utilizados afectan en gran medida las tolerancias del producto terminado. Por ejemplo, taladrar puede ser más preciso que tornear o fresar. Además, las máquinas herramienta CNC con diferente número de ejes pueden tener diferentes tolerancias básicas.
Las tolerancias de las máquinas herramienta CNC determinan los tipos de piezas que se pueden procesar. En algunos casos, se deben realizar operaciones adicionales en la pieza para lograr tolerancias estrechas. Los diferentes procesos de mecanizado tienen diferentes rugosidades superficiales y características. Si desea que su pieza tenga características mecanizadas pequeñas o ultrafinas, es posible que deba someter su pieza a varios procesos de mecanizado diferentes.
Galvanoplastia y acabado:
Los procesos de galvanoplastia o acabado deben tenerse en cuenta al determinar el tamaño y las tolerancias de la pieza. La galvanoplastia y el acabado agregan pequeñas cantidades de material a la superficie de la pieza, pero estas pequeñas cantidades de material cambian el tamaño del producto final y deben tenerse en cuenta antes de la fabricación.
El nivel de tolerancia afecta la inspección del producto terminado
Cuanto más estrecha sea la tolerancia, más difícil y lenta será la comprobación.Las piezas con tolerancias estrechas requieren herramientas de medición y métodos de prueba especiales, lo que aumenta los costos de producción.
precio:
Las tolerancias deben ser exactas, pero no más estrictas de lo necesario. Esto se debe a que el costo de lograr tolerancias más estrictas es mayor. Si su pieza utiliza una tolerancia decimal de 3 dígitos, no la establezca en una tolerancia decimal de 4 dígitos.
Tolerancias más estrictas significan tolerancias más estrictas, lo que significa que sus piezas necesitan más precisión. Por el contrario, un rango de tolerancia más amplio significa que se requiere menos precisión para la pieza. Las tolerancias más pequeñas son más costosas porque requieren más configuraciones, tiempos de ciclo más largos y herramientas especializadas adicionales.
También es importante verificar cuidadosamente las tolerancias. Las especificaciones de piezas antiguas que desea reutilizar pueden usar tolerancias innecesariamente estrictas o tener las tolerancias transcritas incorrectamente. Incluso las especificaciones de piezas nuevas pueden contener errores. Tomarse unos minutos más para examinar cuidadosamente las tolerancias existentes para proyectos nuevos y antiguos puede ayudar a evitar futuros costos de reconstrucción.
Al considerar estos factores y usar las tolerancias correctamente, los ingenieros pueden estar seguros de que la pieza encajará correctamente una vez que se complete el proceso de fabricación.
Por qué son importantes las tolerancias de mecanizado
Todas las piezas fabricadas tienen ciertas variaciones internas. Las tolerancias controlan estas variaciones para garantizar una mejor consistencia y un rendimiento óptimo de la pieza. Aquí hay algunas razones por las que las tolerancias son importantes:
1. Las tolerancias especifican las especificaciones de una pieza
Al subcontratar los servicios de mecanizado CNC, la falta de comunicación clara de los requisitos de especificación de la pieza al fabricante puede resultar en piezas inutilizables al final. Sin embargo, suponga que le dijo explícitamente al fabricante que quería una pieza de 3 pulgadas con una tolerancia de 0,2 pulgadas. En ese caso, saben que puede aceptar una pieza de 2,9 pulgadas. Las tolerancias le dicen al fabricante qué tan precisa es la pieza y qué debe hacer para lograr esas tolerancias.
2. Las tolerancias mejoran el ajuste y la función de las piezas
Las tolerancias son importantes cuando las partes tienen que interactuar con otras partes. Las tolerancias deben indicarse con precisión para garantizar que las piezas sean compatibles con otros componentes.
Además, algunas características del componente son importantes para su función. Para accesorios con requisitos estrictos de posición y tamaño, los cambios inaceptables pueden causar defectos y dejarlos inutilizables.
3. Las tolerancias mejoran el aspecto final del producto
Las tolerancias también son importantes para mejorar el aspecto final del producto. Por ejemplo, dos partes deben estar al ras entre sí sin separación aparente. En este caso, se debe definir de antemano una tolerancia estrecha para las dos partes.
Muchos fabricantes se niegan a comenzar a fabricar piezas hasta que los ingenieros definan todas las características con tolerancias. La razón de esto es que los fabricantes no tienen un marco de referencia para comprender cómo interactúan sus piezas con otras piezas. Por falta de información, los fabricantes desconocen la importancia de las dimensiones específicas en el diseño final.
4. La tolerancia es clave para el control de costos
En términos generales, cuanto más estricta es la tolerancia, mayor es el costo. Las piezas con tolerancias más estrictas requieren procesos adicionales, como esmerilado y superacabado. Para obtener tolerancias más flexibles, las piezas solo se pueden completar con técnicas básicas de mecanizado.
Por lo tanto, la definición de tolerancias es particularmente importante en la fabricación. Por un lado, para piezas que requieren tolerancias estrechas, las tolerancias se pueden cumplir de manera confiable por primera vez, evitando costos excesivos. Por otro lado, para piezas que pueden aceptar tolerancias más flexibles, definir tolerancias puede ayudarlo a evitar pagar una precisión extrema.
Conclusión
En diseño y fabricación, la tolerancia se refiere a la variación permitida en el tamaño de la pieza. Las tolerancias son muy importantes en el mecanizado CNC. Por un lado, las tolerancias definen las especificaciones de las piezas, minimizando costes y reduciendo los plazos de entrega. Las tolerancias, por otro lado, aseguran una mayor consistencia y un correcto desempeño de las piezas.