Tudo o que você precisa saber sobre tolerâncias de usinagem CNC

As máquinas CNC podem atingir níveis muito altos de precisão. Algumas máquinas podem atingir precisões tão altas quanto +/-0,0025mm. No entanto, executar o fresamento de uma peça no mais alto nível de precisão de uma máquina CNC é uma tarefa cara e demorada. É aqui que entram as tolerâncias de usinagem. Como peças diferentes requerem diferentes graus de precisão, é econômico para um projetista especificar a tolerância específica necessária para aquela peça.

O que são tolerâncias?

Resumindo, as tolerâncias são medidas que significam o nível de precisão necessário para uma peça que você deseja fabricar. Especificamente, as tolerâncias de usinagem indicam o grau de variação permitido nas dimensões finais de uma peça ou valor medido.

Os maquinistas medem as tolerâncias de usinagem por valores numéricos, normalmente precedidos por um símbolo ±. Por exemplo, você pode atribuir uma tolerância de ±0,001″ a uma peça medindo 2,550 polegadas de comprimento. Isso indicaria que a peça fabricada teria comprimento variável entre 2,549” e 2,551”. Se uma peça medindo 1,5 polegadas de altura precisar de uma tolerância de ±0,005”, a peça final deve cair na faixa de 1,495” e 1,505” para passar na inspeção de qualidade.

As tolerâncias de usinagem especificadas informam aos fabricantes e serviços de usinagem CNC que grau de precisão usar ao produzir uma peça. Quanto menor a tolerância – no mundo da manufatura, esta é uma tolerância mais apertada – mais precisão é necessária. Quanto maior a tolerância - também chamada de mais flexível - menos precisão você precisa.

Aspectos a ter em mente ao escolher as tolerâncias

Uma das principais coisas para determinar as tolerâncias corretas de usinagem CNC é descobrir em que ponto a função e o desempenho de uma peça serão afetados por uma variação de dimensão ou tamanho. Alguns tipos de peças, como componentes críticos em motores, requerem um alto grau de precisão e qualquer lapso na forma geométrica pode ter sérias consequências. Outros tipos de peças podem não exigir o mesmo grau de precisão e um desvio de fabricação ligeiramente maior não as afetará. Além disso, aqui estão algumas outras coisas a serem lembradas ao escolher tolerâncias:

1. Quando você precisa de tolerâncias apertadas?

Muitas vezes, as tolerâncias de usinagem podem variar dentro de um único componente. Embora possa não ser crítico que toda a estrutura de uma peça cumpra as tolerâncias mais rígidas, certas características da referida peça podem exigi-las. A maior precisão é normalmente exigida em pontos estruturais onde uma peça deve se encaixar ou se unir a outros componentes, como furos.

Se uma peça precisa se encaixar com um ou vários componentes, ela deve ter tolerâncias apertadas. Nestes casos, deve-se comunicar as tolerâncias requeridas aos serviços de usinagem CNC, caso contrário, não terão qualquer indicação de intenção de projeto. Em outras palavras, as tolerâncias dão ao seu parceiro de serviços de usinagem CNC uma indicação de como sua peça precisa funcionar.

Também vale a pena notar que as tolerâncias de usinagem mais apertadas podem ser mais caras devido ao desgaste causado pelas máquinas-ferramentas CNC. Embora uma ferramenta nova possa não ter problemas em atingir tolerâncias de ±0,001”, se a mesma ferramenta tiver que produzir várias versões da mesma peça, essa precisão pode se tornar menos consistente. Se você solicitar 1.500 unidades de uma peça com tolerância de ±0,001”, seus serviços de usinagem CNC podem ter que substituir a ferramenta de usinagem ou ajustar a velocidade de usinagem, o que pode aumentar o tempo e o custo de produção.

2. Altos custos para requisitos rígidos

As tolerâncias influenciam diretamente na qualidade de uma peça, mas também no seu custo. Normalmente, a usinagem de alta tolerância é mais cara de realizar, pois você precisa usinar as peças mais lentamente e geralmente com ferramentas mais caras. Peças com tolerâncias mais apertadas também exigem uma inspeção CNC de qualidade mais extensa, pois a janela de erro é muito menor – estamos falando de frações de milímetro. Outro fator que pode influenciar no custo com usinagem de alta tolerância é a taxa de falhas, que tende a ser maior. A usinagem de alta tolerância pode aumentar os custos de produção e os custos de inspeção de qualidade.

3. As tolerâncias dependem do material

Você deve considerar sua escolha de materiais ao especificar as tolerâncias de usinagem. Diferentes materiais têm características individuais que podem afetar o nível de tolerância que é alcançado com eles. Algumas dessas características incluem:

• Dureza:Materiais mais macios são mais difíceis de usinar com tolerâncias apertadas. Isso se deve principalmente à probabilidade de alterar as dimensões à medida que a ferramenta de corte as toca. Portanto, você precisa ter mais paciência ao usinar esses materiais mais macios.
• Abrasividade:Materiais ásperos e grosseiros geralmente são resistentes às ferramentas de corte e podem até causar desgaste mais rápido. Esses materiais dificultam a obtenção de tolerâncias específicas porque as mudanças na ferramenta de corte resultam em menos precisão. Os materiais abrasivos geralmente exigem que o técnico troque a ferramenta várias vezes ao longo do processo de usinagem.
• Estabilidade ao calor:Este é um problema que afeta principalmente os não-metais. À medida que o calor se acumula durante o processo de usinagem, esses materiais começam a perder sua forma. Isso restringe quais processos você pode usar nesse material específico.

4. Escolha de métodos de fabricação

Cada máquina CNC difere em termos de capacidade. Algumas máquinas podem atingir tolerâncias com as quais outras podem apenas sonhar. A tolerância da máquina CNC determina que tipos de peças ela pode manipular. Em alguns casos, você terá que realizar operações adicionais na peça antes que ela possa atingir a tolerância fina que você precisa.

5. Inspeção

Você precisará de muito tempo para inspecionar peças com tolerâncias muito apertadas. Você também pode precisar empregar o uso de ferramentas e equipamentos especializados para verificar a tolerância das peças.

Como encontrar a tolerância certa

Às vezes, escolher a tolerância não é a parte difícil. É saber se é o certo escolhido. Para projetistas de produtos ou peças, é imperativo determinar quanta margem existe para as tolerâncias de uma determinada peça. Pode ter uma grande influência no conhecimento da tolerância correta, no tempo de retorno do projeto, bem como no seu custo. Um cliente que trabalha com um serviço de usinagem CNC pode involuntariamente gastar o dobro do que precisa para pedir a “mais alta qualidade possível”. A usinagem CNC é, por natureza, um processo de alta precisão, portanto, tolerâncias mais frouxas geralmente ainda estão muito próximas das especificações originais. Aqui estão algumas dicas para ajudar no seu processo de tomada de decisão:

1. Considere o uso de sua parte

Nem todas as peças precisam ser projetadas com tolerância apertada. O uso específico de sua peça geralmente determina o grau de precisão necessário na usinagem. A criação de peças que não combinam com outras, por exemplo, geralmente requer menos precisão de fresamento. Considerando o quanto é mais caro alcançar tolerâncias apertadas, se você não precisar, não faça isso.

2. Procure uma empresa de usinagem CNC respeitável

Uma maneira de os clientes encontrarem a tolerância certa é encontrar um serviço de usinagem CNC em que confiam. Eles podem então discutir seus objetivos e especificações com um especialista em fabricação e decidir sobre as melhores tolerâncias para seu projeto. Na maioria dos casos, no entanto, engenheiros ou projetistas de peças especificarão as tolerâncias antes de enviar uma solicitação de fabricação a um serviço de usinagem CNC ou empresa de prototipagem rápida. Ter essas informações prontas para seus serviços de usinagem CNC pode economizar tempo e custos no lado da produção.

Também é importante ter em mente que, se você não perguntar ou especificar nenhuma tolerância ao enviar uma peça para produção, a maioria dos serviços de usinagem CNC trabalhará automaticamente com sua tolerância padrão, geralmente cerca de ±0,005 polegadas (±0,127 mm). Este é um desvio muito pequeno – imperceptível a olho nu – mas pode influenciar como sua peça final se encaixa em uma montagem. Por exemplo, se uma peça tiver um furo muito pequeno, mesmo 0,005 polegada, encaixar sua peça adjacente dentro do furo pode ser mais desafiador do que o necessário.

Tipos comuns de tolerâncias em usinagem CNC

1. Tolerâncias padrão

Os maquinistas usam tolerâncias de usinagem padrão para as peças mais amplamente fabricadas. Existem tolerâncias de usinagem padrão para peças como roscas, pinos, tubos e assim por diante. Alguns serviços de fresamento oferecem tolerâncias típicas de +/-0,1 mm. Os maquinistas geralmente aplicam essas tolerâncias quando o cliente não especifica os níveis de tolerância. Essas tolerâncias típicas podem ser encontradas em uma tabela de tolerâncias de usinagem CNC. A faixa de tolerâncias de usinagem padrão geralmente é definida por vários órgãos de padrões internacionais, como a Organização Internacional para Padronização (ISO), a Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) e o Instituto Nacional Americano de Padrões (ANSI).

2. Tolerâncias bilaterais

Quando você usa a tolerância bilateral, o desvio da dimensão fornecida pode ser negativo ou positivo. Isso significa que pode ser um pouco maior ou um pouco menor. Um exemplo de tolerância bilateral é +/- 0,06 mm. Isso indica que a peça usinada pode ser 0,06 mm menor ou maior que a medida especificada. As tolerâncias bilaterais são usadas principalmente para dimensões externas.

3. Dimensionamento geométrico e tolerância

O dimensionamento geométrico e as tolerâncias são muito mais completos do que os outros sistemas de tolerâncias de usinagem. É um tipo de tolerância de usinagem CNC que destaca as medidas e desvios permitidos. Ele também descreve características geométricas específicas para a peça usinada, como quão plana ela deve ser, sua concentricidade e sua verdadeira posição. O dimensionamento geométrico e as tolerâncias são frequentemente usados ​​para peças que possuem dimensões extremamente precisas.

4. Tolerâncias Unilaterais

As tolerâncias unilaterais acomodam desvios em apenas uma direção. O desvio é apenas positivo ou apenas negativo. Um exemplo de tal tolerância é +0,00/-0,06mm. Isso significa que a peça acabada pode ser no máximo menor por medida de 0,06 mm, mas não deve exceder a medida especificada. Você geralmente implementa tolerância unilateral ao projetar uma peça que vai para outra. A peça não deve ser maior do que a medida especificada, pois isso significa que não poderá entrar em sua posição.

5. Limitar tolerâncias

Uma tolerância limite é um tipo de tolerância de usinagem CNC expressa como uma faixa de valores, onde a peça está bem desde que a medição esteja entre essa faixa. 13 – 13,5mm por exemplo é um limite de tolerância indicando que a peça deve ter uma medida que fique entre o limite superior e inferior. (13mm é o limite superior e 13,5mm é o limite inferior)

RapidDirect, seu parceiro profissional de serviços de usinagem CNC

Na RapidDirect, oferecemos uma variedade de tolerâncias de usinagem CNC para atender às necessidades de nossos clientes. Nossas tolerâncias padrão para usinagem CNC de metais estão em conformidade com DIN-2768-1-fine, enquanto para plásticos é DIN-2768-1-média, uma tabela de tolerância de usinagem CNC pode ser encontrada aqui. Uma tolerância padrão para um serviço de usinagem CNC é tipicamente ± 0,005”. As tolerâncias de usinagem mais apertadas possíveis estão na faixa de ±0,001”, aproximadamente a largura de um fio de cabelo humano.

Nossa extensa instalação de fabricação em Shenzhen, China, também hospeda uma série de máquinas CNC de 3 eixos, 4 eixos e 6 eixos. Também oferecemos diferentes acabamentos de superfície para nossas peças usinadas CNC. Além da usinagem CNC, também oferecemos diferentes capacidades de fabricação para nossos clientes em todo o mundo.

Nossos serviços de usinagem CNC também abrangem inspeção de qualidade, certificações de materiais e inspeções dimensionais com relatórios. O processo de inspeção CNC full-dimensional, que conta com metrologia de ponta e ferramentas de medição, é fundamental para garantir que os protótipos ou peças finais atendam às especificações e tolerâncias exatas solicitadas pelo cliente. Em outras palavras, verificaremos e verificaremos novamente se suas tolerâncias especificadas foram atendidas e, se não forem, trabalharemos com você para entregar uma peça que atenda às suas necessidades.

Se você tiver alguma dúvida sobre tolerâncias de peças para usinagem CNC ou quiser saber mais sobre os serviços de usinagem CNC da RapidDirect, não hesite em entrar em contato com um membro de nossa equipe de fabricação.