Dominando Tolerâncias de Usinagem CNC: Precisão, Variabilidade e Soluções Práticas

Se há uma coisa pela qual a usinagem CNC é conhecida, é sua precisão e exatidão. No entanto, como qualquer outro processo, também pode haver variações nas dimensões das peças sendo produzidas. Fatores como material usado, alinhamento do fuso, precisão da ferramentaria, rigidez de fixação da peça, uso de fluido de corte e complexidade da forma afetam significativamente a precisão dimensional ao usinar.

Aceitando a variabilidade das dimensões produzidas, engenheiros e designers definem tolerâncias específicas de usinagem CNC para as peças durante o processo de design para evitar prejudicar a funcionalidade e qualidade do produto final. Continue lendo para aprender mais sobre tolerâncias de usinagem, por que precisamos delas e como alcançar uma peça CNC precisa e exata.

Por Que Precisamos Aderir às Tolerâncias de Usinagem CNC?

Tolerâncias de usinagem CNC são os limites definidos para identificar se uma peça é aceitável ou considerada sucata. Basicamente, isso está dando perspectiva sobre quanta margem de erro você tem ao usinar uma peça. Por que isso é tão importante?

● Controle de Custo

Claro, a essência de fazer negócios é minimizar custos o máximo possível enquanto ainda mantém a qualidade necessária para as peças. Geralmente, quanto mais apertada a tolerância você define, mais caro fica. Peças com tolerância de usinagem muito apertada exigem processos adicionais como retificação ou super-acabamento. Para uma tolerância menos rigorosa, uma peça pode ser finalizada apenas através dos processos básicos de usinagem. O que a tolerância tem a ver com custo?

Definir suas tolerâncias ajuda a evitar custos excessivos para usinar uma peça. Apenas as áreas críticas da peça são rotuladas com tolerâncias apertadas. Isso reduz o custo dos componentes produzidos estabelecendo quais características importam e quais não importam.

● Intercambiabilidade/Repetibilidade de Peças

A maioria das peças sendo fabricadas através de usinagem, de alguma forma, estará interagindo com outros componentes usinados para montagem ou outros propósitos. A intercambiabilidade é muito crítica para fabricar peças de alto volume. Ela permite que componentes se encaixem em qualquer montagem do mesmo tipo.
Os exemplos mais simples são as peças de acoplamento. Um eixo é controlado, para que ainda se encaixe na peça de acoplamento, dada qualquer variação dimensional. O mesmo vale para a luva.

● Intercambiabilidade/Repetibilidade de Peças

A maioria das peças sendo fabricadas através de usinagem, de alguma forma, estará interagindo com outros componentes usinados para montagem ou outros propósitos. A intercambiabilidade é muito crítica para fabricar peças de alto volume. Ela permite que componentes se encaixem em qualquer montagem do mesmo tipo.
Os exemplos mais simples são as peças de acoplamento. Um eixo é controlado, para que ainda se encaixe na peça de acoplamento, dada qualquer variação dimensional. O mesmo vale para a luva.

● Manter a Funcionalidade das Peças

Peças usinadas são controladas por tolerâncias porque algumas características em uma peça são vitais para sua funcionalidade. Em muitas aplicações de fixação onde localização e tamanhos são críticos, qualquer variação que não esteja dentro da tolerância tornará um dispositivo defeituoso e inutilizável.

Quais São os Tipos de Tolerâncias Usados em uma Oficina de Máquinas?

Tolerâncias em desenhos de fabricação são expressas de forma diferente, dependendo de qual característica está sendo controlada e a intenção de design do engenheiro. Abaixo estão os tipos mais comuns de tolerâncias de usinagem usadas na indústria:

Tolerâncias Unilaterais

Este tipo de tolerância permite variação em uma direção apenas, daí unilateral. Vamos trabalhar em um exemplo simples. Dado um eixo que precisa se encaixar no diâmetro interno de uma luva. O diâmetro do eixo não deve exceder o diâmetro interno da luva, então ao aplicar tolerância unilateral no eixo, você o controla permitindo apenas variação negativa do tamanho nominal (ex: dado o diâmetro do eixo é 1.000 pol, aplicar tolerância unilateral ficará assim: 1.000 +0/-.005 pol). Tolerâncias unilaterais são comumente usadas em componentes que têm peças de acoplamento.

Tolerâncias Bilaterais

Em contraste com a tolerância unilateral, tolerâncias bilaterais permitem variações tanto de mais quanto de menos do tamanho nominal. Aplicar tolerância bilateral em uma dimensão de 1.000" ficaria assim: 1.000 +/- .005. Este tipo permite distribuição igual da variação permitida para a peça. Tolerâncias bilaterais são comumente usadas, mas não limitadas a, para chamar dimensões externas.

Tolerâncias de Limite

Tolerância de limite é expressa como uma faixa da dimensão mínima e a dimensão máxima permitida. A dimensão para a peça fabricada deve estar entre esses valores. Tolerâncias de limite em desenhos de fabricação serão assim: .995-1.005 pol.

Tolerâncias Gerais/Padrão

Estes são os padrões definidos para os componentes mais comuns na indústria como tamanhos de rosca, tamanhos de pinos, tubos, barras de aço e muitos mais. Tolerâncias gerais são geralmente reguladas por várias associações governantes de padrões como ASME, AISI, ISO e muitas mais. O controle e dimensões específicas para estas tolerâncias são tipicamente listados em referências de tabela.

Alguns exemplos incluem:
● Chamar roscas como grossas, finas, extra-finas (UNC, UNF, UNEF)
● Chamar dimensões de eixo e furo como tolerâncias de ajuste como H7/g6, G7/h6, H8/g6 (em termos simples: ajuste de deslizamento, ajuste de interferência, ajuste justo, ajuste de força, ajuste de folga livre)

Dimensionamento Geométrico e Tolerância (GD&T)

Este tipo de tolerância usa quadros de controle de característica para representar tolerâncias dimensionais e de forma específicas. Isso abre caminho para uma representação mais clara do controle das características das peças CNC, incluindo planicidade, retidão, circularidade, perpendicularidade e chamadas de posição. GD&T é muito útil para designers na especificação de suas tolerâncias de usinagem CNC requeridas.

Quais São as Coisas Que Precisamos Considerar Ao Lidar Com Tolerâncias?

1. Encontrar o Parceiro de Instalação de Usinagem Certo

Se você tem uma peça que está procurando terceirizar, deve procurar uma instalação de usinagem confiável e estabelecida para ser seu parceiro. Nem todos os provedores de serviços de usinagem CNC têm a capacidade de entregar peças extremamente precisas e exatas com tolerâncias apertadas. Instalações com mais experiência e equipamentos de ponta estão em vantagem para isso.

2. Manter a Precisão dos Porta-Peças

Porta-peças desempenham um grande papel em garantir que as tolerâncias de usinagem CNC sejam alcançadas. Estes são responsáveis por segurar a peça no lugar enquanto está sendo usinada e usados como pontos de referência em relação a localizações.

3. Usar Ferramentas de Corte de Alto Desempenho

Ferramentas de corte são uma das razões por trás das variações dimensionais em uma peça de trabalho. Isso pode ser causado por utilização errada de ferramenta de corte, deflexão da ferramenta e aresta de corte cega. Deflexão da ferramenta geralmente ocorre em características de extremidade longa como furos profundos e eixos longos. Além disso, ferramentas de corte cegas colocam suas peças em uma posição indesejável e ameaçam a precisão de seus fusos.

4. Material Usado

A precisão dimensional pode ser difícil de atingir para alguns materiais e pode ser fácil para alguns. Observe que os materiais se comportam de forma diferente enquanto expostos no ambiente de usinagem.

Conclusão

• Tolerâncias de usinagem CNC são um aspecto importante para garantir a qualidade e funcionalidade das peças produzidas, definindo limites até que ponto as variações dimensionais são permitidas.
• A aplicação de tolerâncias na fabricação de peças é importante para controlar o custo, garantir sua intercambiabilidade e manter a funcionalidade.
• Os tipos mais comuns de tolerâncias de usinagem são tolerância unilateral, tolerância bilateral, tolerância de limite, tolerância geral e GD&T.
• Também é essencial considerar alguns fatores ao trabalhar com tolerâncias. Esses fatores incluem porta-peças, material, desempenho da ferramentaria e seleção da instalação de usinagem preferida.