Como as tolerâncias rigorosas do CNC influenciam o design e a produção

A tolerância é uma extensão permitida para desvios nas dimensões da peça com base em sua forma, ajuste e função. É o termo usado para definir o quão exata deve ser a medição de um componente. Define a quantidade de variação ou desvio permitido na medição base, principalmente no que diz respeito à dimensão das peças usinadas CNC.

Para mitigar esses desvios, a usinagem CNC utiliza tolerâncias padrão. Salvo indicação em contrário do projetista, as tolerâncias para peças feitas de plástico são +/- 0,010′′ e +/-0,005′′ para peças metálicas. No entanto, quanto maior for a precisão da peça necessária, maior será a sua tolerância (como +/- 0,0004″).

Uma questão recorrente é se as tolerâncias mais rígidas das peças CNC afetam a produção e o design das peças. A resposta é um sonoro sim! A maior influência no design e na produção pode vir de tolerâncias restritas.

Tolerâncias mais restritas resultam em custos de produção mais elevados

Os níveis de tolerância afetam o tempo de processamento e as ferramentas de usinagem para influenciar seus custos. Aqui está o porquê? Tolerâncias mais restritas geralmente levam ao aumento de refugo, ao uso de ferramentas de medição especiais e acessórios adicionais. A procura por tolerâncias mais rigorosas também poderia desacelerar a taxa de usinagem, aumentando consequentemente os tempos do ciclo de produção.

Portanto, dependendo do nível de tolerância necessário e de sua geometria, buscar tolerâncias mais restritas nas peças poderia dobrar o custo de projeto e produção em comparação com a obtenção de níveis de tolerância padrão.

Três maneiras pelas quais tolerâncias mais rígidas aumentam os custos

Existem três maneiras principais pelas quais tolerâncias mais rígidas para a fabricação de peças podem aumentar o custo de produção. Eles incluem;

1. Uso de ferramentas especializadas e caras

Onde ferramentas especializadas são necessárias para atingir a tolerância e precisão exigidas, obter essas ferramentas aumentaria o custo de produção.

2. Conduzindo testes caros

Uma inspeção completa é necessária para peças CNC com tolerâncias restritas. Quer os testes sejam feitos por humanos ou controlados automaticamente, isto implica mais tempo e trabalho. Às vezes, devido a tolerâncias restritas, cada componente deve ser inspecionado e qualquer peça que esteja fora das especificações deve ser rejeitada, mesmo que de outra forma pudesse ser utilizada. Consequentemente, esse alto índice de triagem e rejeição também influencia o preço das peças, tornando-as mais elevadas.

3. Processos Adicionais

Tolerâncias mais restritas de peças CNC frequentemente exigem mais processos, equipamentos e ferramentas, o que aumenta os custos de produção. Por exemplo, quando se trata do acabamento superficial necessário para o metal, processos secundários como lixamento, brunimento e refino são caros e só devem ser realizados quando necessário.

Tolerâncias mais restritas exigem uma modificação no processo de fabricação

Se você selecionar tolerâncias mais rigorosas do que os padrões da indústria, o processo de fabricação ideal para suas peças CNC poderá mudar. A razão é que a seleção do processo de produção pode impactar tolerâncias mais restritas.

Por exemplo, um furo pode ser usinado com um conjunto de tolerâncias usando uma fresadora vertical e outro conjunto de tolerâncias ao perfurar o mesmo furo usando um torno, aumentando os prazos de entrega. Além disso, as tolerâncias fundamentais em máquinas CNC com contagens de eixos diferentes podem ser diferentes.

Além disso, os tipos de peças que uma máquina CNC pode processar dependem de sua tolerância. Em algumas circunstâncias, a peça necessitará de mais operações antes de atingir uma tolerância rigorosa. Se você deseja recursos de acabamento pequenos ou extremamente finos em seus produtos, pode ser necessário submetê-los a diversas operações de usinagem distintas. Procedimentos de usinagem distintos também produzem rugosidades ou características de superfície variadas. Pode ser necessário retificar ou lapidar para atender padrões de tolerância ainda mais rígidos.

A estanqueidade da tolerância depende do material

A complexidade de fabricar um produto usando uma tolerância específica pode variar muito dependendo do material. Devido à flexão do material durante o corte, normalmente é difícil manter uma tolerância definida para materiais mais macios, como termofixos e termoplásticos.

O grau de tolerância alcançado com um determinado material pode depender das suas qualidades. Entre essas características estão:

Estabilidade ao calor :Não metais, como plásticos, normalmente apresentam problemas de estabilidade térmica. Esses materiais se deformam durante a usinagem CNC à medida que o calor aumenta, afetando a tolerância da peça.

Abrasividade :Para alguns materiais de usinagem CNC com alto teor de carbono, como aço carbono e titânio, sua natureza abrasiva dificulta a obtenção de tolerância específica e, ao mesmo tempo, a manutenção da precisão. Essa dificuldade se deve principalmente ao número de trocas de ferramentas necessárias.

Dureza :Em comparação com materiais mais macios, os mais duros, como alumínio, aço inoxidável, latão e cobre, são mais simples de processar com tolerâncias precisas. A razão é que à medida que a máquina-ferramenta entra em contato com materiais mais macios, fica mais fácil alterar a dimensão. Portanto, fresar materiais mais delicados requer paciência.

Complexidade e design nas peças

O design da peça CNC é o elemento mais crucial no controle de tolerâncias rígidas. Fazer ajustes durante a fase de projeto não só produzirá tolerâncias rigorosas e consistentes, mas também melhorará a qualidade, aumentará a satisfação do cliente e reduzirá despesas.

O controle da tolerância pode ser afetado pela geometria da peça, pelas dimensões gerais e pelas especificações de espessura da parede. As taxas variadas de contração que as paredes espessas podem apresentar dentro de suas seções espessas tornam difícil manter tolerâncias precisas devido à variação da contração dentro de diferentes seções.

Inspeção de peças de impacto com tolerâncias mais restritas

É difícil e demora mais verificar tolerâncias mais rigorosas. A razão é que são necessários melhores equipamentos de medição e técnicas de inspeção. Além disso, os custos de produção de peças aumentarão como resultado.

Por exemplo, a vibração causada pela fresagem pode resultar em marcas de trepidação. Embora seja possível inspecionar essas marcas visualmente, isso requer ferramentas de inspeção sofisticadas para obter dados precisos, como profundidade e comprimento das marcas. Essas marcas podem atrapalhar, causando ruído e vibração na montagem (principalmente quando se trata de tolerâncias mais restritas).

Escolha apenas se necessário

Muitos indivíduos tendem a ser excessivamente específicos ao selecionar uma tolerância. Selecionar uma tolerância de 0,001 mm em vez de 0,01 mm pode resultar em um aumento de preço de duas a três vezes. Tolerâncias mais restritas exigem fabricação mais meticulosa e testes adicionais para garantir a precisão das peças.

Tolerâncias mais rigorosas são necessárias em algumas situações. No entanto, as tolerâncias das peças devem ser determinadas principalmente pela forma como elas funcionam juntas, seus usos, como são fabricadas e quão sensíveis são as características à variação.