Usinagem CNC: Dominando Precisão, Exatidão e Tolerância na Fabricação

Na manufatura, a usinagem CNC há muito tempo é usada em manufatura e produção. Com o advento da tecnologia e software de design auxiliado por computador, o design de produtos pode se tornar mais fácil, mas isso torna o design mais complexo do que antes. Na própria fase de design, você precisa definir padrões para exatidão, precisão e tolerâncias do produto.

Existem muitos termos técnicos relacionados às especificações e funções da usinagem CNC. Você conhece o significado de cada termo? Ao comprar serviços de usinagem CNC de um provedor de serviços, você deve ter ouvido ou lido alguns termos, como precisão, tolerância, exatidão, etc. O que esses termos significam? Você quer saber a importância desses termos técnicos na usinagem CNC? Se sim, leia o artigo a seguir, pois ele lhe dará uma compreensão clara desses três termos (precisão, exatidão e tolerância).

Precisão na Usinagem

O que é Precisão?

Precisão refere-se à proximidade entre medições, o que significa que se as medições estão todas próximas umas das outras, elas são precisas. Precisão significa repetibilidade consistente ao produzir múltiplas peças com máquinas-ferramenta CNC. Reflete se o valor medido é repetido e consistente. Quanto maior a precisão, mais próximo o resultado.

Este é um dos termos mais importantes usados na usinagem CNC. Da mesma forma, o termo define a confiabilidade das máquinas-ferramenta. Basicamente, precisão é uma métrica que define a capacidade do sistema de medição de retornar a mesma métrica repetidamente.

Em uma fábrica, a precisão de uma máquina ou processo refere-se à capacidade de repetir operações da mesma maneira todas as vezes sem introduzir erros aleatórios. Usinagem precisa ou artesanato preciso prova o controle do processo sem desvio. Isso é frequentemente confundido com exatidão e, de fato, os dois termos são casualmente usados de forma intercambiável. No entanto, precisão refere-se mais à repetibilidade. (Mais sobre usinagem de precisão em A Importância da Usinagem de Alta Precisão)

Exatidão na Usinagem

O que é Exatidão?

Embora exatidão e precisão pareçam sinônimos, eles têm significados diferentes durante o processamento de usinagem. Portanto, é importante saber o que queremos dizer em diferentes termos.

Exatidão é definida como o quão próximo o valor medido está de um valor específico ou resultado verdadeiro. Se todos os valores medidos estão próximos do valor verdadeiro, eles são exatos. Pode refletir o impacto de erros sistemáticos. Se o erro sistemático for pequeno, a exatidão é alta.

No processamento de usinagem de metal, exatidão refere-se ao grau em que a máquina pode corresponder aos valores medidos especificados no design. Se a máquina pode cortar a posição exata especificada no design, ela tem alta exatidão.

Uma máquina precisa realizará operações (corte, furação, alargamento, etc.) como o operador/programador pretendia. Por exemplo, se uma máquina é programada para cortar uma peça de trabalho para 60mm de comprimento, ela será cortada para 60mm. Exatidão significa que está próximo de 60mm com precisão. Quanto mais próximo do padrão, maior a exatidão.

Fatores que Afetam a Exatidão da Usinagem CNC

Desvio Reverso

Ao usinar uma peça de trabalho em uma oficina de usinagem CNC, o eixo do eixo causa uma zona morta reversa ou backlash durante o processo de transmissão, causando erros, e seu desempenho é viés reverso. Se a máquina-ferramenta CNC adota um sistema servo de malha semi-fechada, a existência do desvio reverso afetará a precisão de posicionamento da máquina-ferramenta e a precisão de repetição de posicionamento, afetando a exatidão da peça de trabalho.

Erro de Folga

Este é o erro de folga causado durante a operação da cadeia de acionamento da máquina-ferramenta. Quando o motor está funcionando, a máquina-ferramenta não produz movimento, o que causará vibração ou grandes erros da máquina-ferramenta CNC.

Erro de Posição da Peça

O erro de posição da peça é o desvio entre a superfície real e a posição do eixo relativa à posição ideal, que é baseado principalmente no erro de posição do cabeçote causado pela folga de transmissão da máquina-ferramenta e pela deformação elástica da peça e atrito de serviço.

Em um sistema de malha aberta, o erro de posição tem grande influência na exatidão de usinagem, mas em um sistema servo de malha fechada, depende principalmente da precisão do dispositivo de detecção de deslocamento e do fator de amplificação do sistema, então o efeito geral não é óbvio.

Erro Geométrico da Máquina-Ferramenta

No processo de usinagem CNC, ferramentas e dispositivos de fixação são afetados por forças externas, e o corte térmico reduzirá a exatidão volumétrica da máquina-ferramenta, afetando assim a deformação das peças processadas.

Claro, as causas dos erros geométricos da máquina-ferramenta são internas e externas. A razão interna é o fator da própria máquina-ferramenta. Por exemplo, a nivelamento da superfície da mesa e a exatidão geométrica de máquinas-ferramentas e dispositivos de fixação.

A causa externa é o ambiente externo e o calor gerado durante o processo de usinagem, que leva à deformação da máquina-ferramenta. Mudanças de temperatura afetarão a exatidão estática e dinâmica da máquina. No processo de usinagem de fábricas de usinagem CNC, o aquecimento do motor e o atrito da peça de trabalho causarão mudanças de temperatura, que levarão à perda de exatidão de ajuste e afetarão o tamanho e a exatidão da peça de trabalho.

Erro de Posicionamento da Máquina-Ferramenta

A precisão de posicionamento da máquina-ferramenta afetará muito a exatidão das peças. Portanto, o erro de posicionamento é uma causa importante de erros de usinagem CNC, e o sistema de avanço da máquina-ferramenta é o elo principal que afeta a precisão de posicionamento. O sistema de avanço de uma máquina-ferramenta CNC é geralmente composto por um sistema de transmissão mecânica e um sistema de controle elétrico, e sua precisão de posicionamento está relacionada ao sistema de transmissão mecânica do design estrutural.

No sistema de malha aberta, devido a mais fatores de influência e situações mais complicadas, o monitoramento de posicionamento não será possível, o que afeta muito a precisão de usinagem de máquinas-ferramenta CNC. No entanto, em um sistema de malha fechada, máquinas-ferramenta CNC geralmente podem evitar o desvio de posição dos componentes principais no sistema através de dispositivos de detecção de posicionamento.

A Importância da Exatidão

Peças usinadas CNC são usadas em muitas indústrias. O sucesso das indústrias automotiva, aeroespacial, médica, industrial e muitas outras depende de produtos exatos.

A exatidão também pode garantir a segurança do público. Por exemplo, automóveis e aviões são compostos por várias peças usinadas CNC. Se um desses componentes não atender aos padrões da empresa e da indústria, pode ter uma reação em cadeia, colocando motoristas e passageiros em risco.

Tolerância na Usinagem

O que é Tolerância?

Tolerância pode ser definida como o desvio permitido ou previsível do sistema de medição de valores conhecidos ou padrão. A tolerância de qualquer sistema é geralmente expressa como "+/-".

Por exemplo, a tolerância de ferramentas de usinagem CNC é requerida como +/- 0,01 mm. Isso significa que a ferramenta de usinagem terá um desvio de 0,01 mm em cada corte. O desvio pode ser 0,01 mm maior que o valor padrão ou 0,01 mm menor que o valor padrão.

Embora seja uma boa ideia reduzir a tolerância, às vezes pode não ser necessário reduzir a tolerância, e não beneficiará o produto final. Mas tolerâncias apertadas aumentarão custos e tornarão o tempo de produção do fabricante mais longo. Portanto, o valor aceitável da tolerância realmente depende do campo de aplicação.

Embora a tolerância seja definida pelo cliente, a máquina geralmente especifica sua tolerância padrão e a menor tolerância possível.

Fatores que Afetam a Tolerância de Usinagem

Materiais: Materiais se comportam diferentemente sob pressão, e alguns materiais são mais fáceis de processar que outros. Estas propriedades de materiais devem ser consideradas ao determinar tolerâncias.

Tipo de Usinagem: O método de processamento usado afetará significativamente as tolerâncias possíveis da peça final, porque alguns processos são mais precisos que outros.

Revestimento e Acabamento: Ao determinar o tamanho e tolerância das peças, qualquer processo de revestimento ou acabamento deve ser considerado. Embora galvanoplastia e acabamento adicionem uma pequena quantidade de material à superfície da peça, estas pequenas quantidades ainda alterarão o tamanho do produto final, então deve ser considerado antes da produção.

Custo: Tolerâncias devem ser precisas, mas nunca excedam as tolerâncias necessárias, porque obter tolerâncias mais apertadas é mais custoso. (Como Reduzir Custo de Usinagem)

A Importância da Tolerância

Os fabricantes de hoje requerem tolerâncias rigorosas para garantir que seus produtos ou sistemas sejam fáceis de montar e realizem as funções necessárias com ajustes mínimos. Do material da peça ao processo de usinagem usado, vários fatores podem causar diferenças. Portanto, engenheiros atribuem tolerâncias de usinagem às peças durante o processo de design, e a tolerância é, em última análise, um dos fatores mais importantes no processo desde a prancheta até o produto final.

Os fabricantes de hoje requerem tolerâncias rigorosas para garantir que seus produtos ou sistemas sejam fáceis de montar e realizem as funções necessárias com ajustes mínimos. Especificações de design corretas podem reduzir o tempo de produção e reduzir custos do cliente.

Relacionamento Entre Precisão, Exatidão e Tolerância

Alta precisão não significa alta exatidão, e mesmo se a medição for exata. Exatidão máxima e tolerância apertada não são necessárias para cada peça, porque significam mais investimento de custo e tempo. Máquinas CNC modernas e ferramentas de corte são exatas o suficiente para a maioria dos projetos.

É muito intuitivo ver o relacionamento através da imagem a seguir.

Esperamos que você tenha obtido uma compreensão dos termos – exatidão, precisão e tolerância usados na usinagem CNC. Esta compreensão dos termos tornará você mais confiante ao conversar com qualquer serviço de usinagem.

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