Independentemente do que você esteja fabricando, a tolerância em máquinas CNC é um fator importante a ser considerado em todos os seus processos. Mas para entender tudo o que é necessário durante esse processo de fabricação, você precisa primeiro entender o que é tolerância, seus tipos e como medi-las.
O que são tolerâncias?
A tolerância das máquinas CNC refere-se à margem de erro permitida para cada peça fabricada. Ela determina o limite aceitável dentro do qual a peça em questão pode se desviar ou se estender em relação aos parâmetros esperados sem comprometer sua qualidade.
Veja isso como uma forma de subsídio, como o que temos na alfaiataria. Ao fazer roupas, alfaiates ou designers dão margem para erros, que chamam de tolerância. Essa margem permite que, se o tecido em questão for muito apertado, ele possa ser ajustado para caber no usuário.
Na engenharia, tolerância é o grau de erro admissível que permite aos fabricantes se desviarem do projeto original, dando margem para modificações sem perder o enredo. Essa tolerância desempenha um papel importante no processo de montagem.
Cálculo e Expressão de Tolerâncias de Usinagem
Para uma compreensão adequada dos cálculos de tolerâncias em usinagem CNC , vamos explorar a terminologia comum que você poderá encontrar.
Tamanho básico
Antes da produção das peças das máquinas, a equipe de fabricação sempre tem um tamanho estipulado para cada item. Esse tamanho é chamado de tamanho básico. No entanto, muitas vezes muda durante o processo de fabricação real. Portanto, o tamanho básico é um ponto de partida, descrevendo a dimensão pretendida do projeto e abrindo espaço para tolerância ao longo do caminho.
Tamanho atual
O tamanho real é a dimensão obtida após a conclusão do processo de fabricação. Ao contrário do tamanho básico, que funciona mais como uma adivinhação, o tamanho real de qualquer peça fabricada é mais prático e realista. Os designers, neste ponto, tentam garantir que haja pouca diferença entre o tamanho básico e o tamanho real, tornando-os o mais próximos possível em dimensões.
Limites
Na fabricação, os limites são os limites que determinam quão grandes ou pequenas podem ser as peças ou componentes de um produto manufaturado. Existem dois tipos de limites: limites superiores e limites inferiores. Os limites superiores referem-se ao maior tamanho que uma peça pode ter, enquanto o limite inferior é o menor tamanho que uma peça pode ter. Qualquer peça que esteja fora destes limites não pode ser utilizada.
Desvio
O termo “desvios” é a medida de quanto uma peça difere do tamanho pretendido. Ajuda os fabricantes a determinar se uma peça é maior ou menor do que suas projeções. Assim, embora o tamanho básico permita variações durante a fabricação, o desvio nos diz o quanto o produto final é diferente do que foi originalmente planejado.
Este desvio é de dois tipos: desvio superior e desvio inferior. O desvio superior mede o quanto um produto é maior em relação ao tamanho planejado. Para calcular isso, você subtrai o limite superior (ou seja, o maior tamanho permitido para uma peça) do tamanho básico.
Da mesma forma, o desvio inferior mede o quão pequena uma peça pode ser em relação ao tamanho pretendido. Você pode calcular esse tipo de desvio subtraindo o limite inferior (o menor tamanho que uma peça pode ter) do tamanho básico.
Data
Um datum é uma linha de referência usada para calibrar equipamentos de medição. É para as tolerâncias de máquinas CNC o que a linha do Equador é para a geografia. Ambas são linhas imaginárias. Portanto, para medir os componentes necessários para a fabricação, é preciso começar em um ponto específico. Esse datum é o ponto que os fabricantes costumam usar como ponto de partida. O objetivo é garantir que tudo esteja no lugar certo e com o tamanho correto.
Requisitos máximos de material e mínimos de material
A condição máxima do material (MMC) e a condição mínima do material (LMC) são duas coisas importantes a serem consideradas nas tolerâncias de usinagem. O MMC ocorre quando a peça fabricada possui o máximo de material permitido, enquanto o LMC ocorre quando possui o mínimo.
Calculando a tolerância
Para explicar como podemos calcular com precisão as tolerâncias típicas de uma máquina CNC , vamos usar como referência um parafuso com diâmetro de 15 mm. Precisaremos, então, definir os limites superior e inferior desse parafuso. Digamos que o limite superior seja 10 mm e o limite inferior seja 6 mm. Em seguida, subtraímos o limite inferior do limite superior para obter a tolerância, expressa abaixo:
Tolerância (t): Limite Superior – Limite Inferior
t: 10 mm – 6 mm = 4 mm
Do exposto, podemos dizer que 4 mm é a faixa aceitável dentro da qual o diâmetro do nosso parafuso pode variar.
Tipos comuns de tolerâncias em usinagem CNC
Embora haja uma lista interminável de tolerâncias de usinagem, estas estão no topo da tabela:
tolerância padrão
A tolerância padrão, também conhecida como tolerância geral, refere-se à tolerância regular permitida para peças comuns de máquinas. Assim, sempre que um desenho de engenharia não prevê dimensões específicas, os fabricantes recorrem a essas tolerâncias padrão.
Na prática, essas tolerâncias padrão para usinagem CNC seguem regulamentações internacionais, e cada região possui suas diretrizes específicas. Por exemplo, na Europa, o padrão é a ISO 2768, enquanto nos Estados Unidos, o mais utilizado é o ASME Y14.5. Essas tolerâncias padronizadas ajudam a simplificar o processo de usinagem e garantem consistência e eficiência em todas as etapas, mesmo quando os desenhos de engenharia não especificam requisitos específicos.
Tolerância Bilateral
A tolerância bilateral preocupa-se com a simetria e permite variações de diferentes ângulos. Ao contrário das tolerâncias unilaterais, onde o desvio permitido só pode ir numa direcção, a tolerância bilateral pode jogar em ambos os lados (positivo e negativo) da dimensão base.
Dimensionamento Geométrico e Tolerância (GD&T)
Este é um sistema mais complexo quando comparado à tolerância padrão. Embora a dimensão e a tolerância padrão cubram a forma básica de uma peça de máquina e sua tolerância, a GD&T vai um passo além, não apenas especificando as dimensões, mas também fornecendo as características geométricas exatas às quais essas dimensões se aplicam.
Tolerâncias de perfil
Para compreender adequadamente a tolerância do perfil, devemos primeiro identificar uma linha de perfil. Uma linha de perfil é uma linha que atravessa a área da seção transversal de uma peça de trabalho, delineando sua forma.
A própria tolerância do perfil determina a faixa aceitável para esta linha e é medida em unidades dimensionais como milímetros ou polegadas. Assim, ao contrário de outras tolerâncias, esta regula não só o tamanho e a dimensão de uma peça, mas também a sua forma e curva para garantir que cumpre os rigorosos critérios de design.
Tolerâncias de Orientação
A tolerância de orientação preocupa-se com a forma como a forma de uma peça pode desviar-se do plano original. Este desvio não é medido em graus, como seria de esperar quando se trata de ângulos, mas sim em unidades dimensionais como milímetros ou polegadas.
tolerâncias de formulário
Como o próprio nome indica, a tolerância de forma lida com as características físicas de uma peça. Portanto, aqui, em vez de dimensões, estamos falando da tolerância de planicidade esperada em uma máquina CNC . Ela também pode se estender à circularidade ou retilineidade. O objetivo é garantir que a forma física da peça fabricada corresponda às especificações do projeto. Assim como na tolerância oriental, também estamos lidando com milímetros ou polegadas.
Tolerâncias Limite
Na usinagem CNC, a tolerância limite serve como um guia para saber quais são as dimensões aceitáveis. A tolerância limite utiliza uma escala bidimensional para definir quais podem ser os limites superior e inferior da dimensão de uma peça.
O limite superior é a medida máxima aceitável, enquanto o limite inferior representa o mínimo. Veja esses limites como limites – qualquer coisa medida entre eles é considerada dentro da faixa aceitável. Por exemplo, uma tolerância limite de 0.55 a 0.65 mm significa que o limite superior é de 0.65 mm e o limite inferior é de 0.55 mm. Se a medição final estiver dentro desta faixa, a peça atende aos critérios de precisão.
Tolerâncias de localização
Esta tolerância aborda qualquer mudança nas características específicas de uma peça de máquina em relação à posição pretendida. Envolve compreender como alguns elementos podem desviar-se naturalmente da sua localização prescrita.
Assim, por exemplo, se uma placa de metal plana tiver um furo em uma posição específica. A tolerância de localização das máquinas CNC permitirá uma série de desvios desta posição.
tolerâncias unilaterais
A tolerância unilateral prevê que os desvios permitidos só podem ocorrer em uma direção. Ou seja, estes desvios só podem ser um aumento ou uma diminuição da dimensão original e não ambos.
Tolerâncias de esgotamento
A tolerância de desvio define a variação permitida que pode ocorrer quando um recurso gira em torno de um ponto central. Assim, por exemplo, estamos fabricando um fuso ou uma roda e precisamos que ele gire suavemente, sem oscilações ou desvios excessivos. A tolerância ao desvio serve para garantir que, à medida que a roda, por exemplo, completa uma rotação completa, qualquer variação em sua posição permaneça dentro dos limites permitidos.
Tolerâncias Dispostas de Forma Desigual
Tolerâncias dispostas desigualmente são normalmente chamadas de modificador U e são representadas pela letra 'U' dentro de um círculo. Eles entram em jogo sempre que a criação de uma peça específica exigirá uma tolerância unilateral desigual.
Fatores a serem considerados ao escolher tolerâncias de máquinas CNC
Ao escolher as tolerâncias adequadas para sua máquina CNC, é preciso considerar diversos fatores. Cada um deles desempenha um papel fundamental para determinar se o produto fabricado atende aos requisitos estabelecidos. A seguir, alguns fatores a serem considerados antes de definir as tolerâncias para sua máquina CNC:
1. Você precisa de tolerância rígida?
Se você deve ou não optar por uma tolerância restrita, dependerá dos requisitos específicos do seu projeto de fabricação. Agora, aparentemente, pode fazer sentido optar por uma tolerância restrita para obter melhor precisão.
Mas note que esta decisão terá um preço: custos mais elevados e horas de produção mais longas. Portanto, avalie se sua produção pode ou não continuar sem tolerância rígida antes de tomar essa (cara) decisão.
2. Custo
Encontrar um equilíbrio entre tolerância e custos é importante para você gerenciar seus recursos de forma eficaz. A maioria dos fabricantes procura a melhor tolerância que corresponda ao seu orçamento, e essa é uma abordagem que você pode escolher.
3. Métodos de Usinagem
O tipo de máquina que você usa durante a fabricação pode afetar a tolerância do seu produto final. Portanto, o que você pode fazer é verificar os níveis de tolerância das suas máquinas antes de começar. Pergunte-se: "Qual a tolerância que uma máquina CNC pode atingir ?" Em seguida, use a resposta como um guia ou ponto de referência para determinar qual a melhor tolerância para a sua produção.
4. Rugosidade da Superfície
Diferentes materiais de fabricação possuem diferentes tipos de texturas de superfície, o que pode afetar as tolerâncias típicas da máquina CNC. Portanto, ao buscar uma tolerância restrita, você pode considerar o nível de rugosidade da superfície com a qual está trabalhando. Dessa forma, você pode antecipar as dificuldades e agir de acordo. Por exemplo, superfícies polidas são muito mais fáceis de trabalhar do que superfícies mais ásperas.
5. Inspeção
O controle de qualidade é uma parte importante de qualquer processo de fabricação e também abrange a tolerância da máquina CNC. O que esta inspeção faz é verificar se os produtos finais estão alinhados com as tolerâncias especificadas. Agora, escolher uma tolerância restrita significa que o tempo necessário para uma inspeção será compreensivelmente maior e vice-versa. Portanto, tenha isso em mente antes de fazer sua escolha.
Como Encontrar a Tolerância Correta
Aqui estão algumas maneiras de escolher a tolerância certa para sua usinagem CNC:
Use uma empresa de usinagem CNC respeitável
Terceirizar seu projeto para uma empresa de usinagem CNC confiável pode ajudar a resolver esse problema. Ao contar com profissionais, você pode obter aconselhamento sobre as tolerâncias mais adequadas para o seu processo de fabricação. Além disso, um bom profissional terá equipamentos de última geração para garantir os melhores resultados. Uma empresa conceituada também deve possuir uma tabela de tolerâncias para máquinas CNC , o que tornará o processo mais fácil e rápido.
Calcule você mesmo as tolerâncias
Você também pode calcular a melhor tolerância a ser usada. Mas primeiro você deve definir a função pretendida da peça que planeja fabricar. Isso estabelecerá a base para decidir qual tolerância da máquina CNC você deseja adotar.
A seguir, considere como a funcionalidade dessa peça se alinha com a tolerância que você tem em mente. Algumas produções podem exigir uma tolerância mais rigorosa, enquanto outras podem funcionar bem com uma tolerância mais flexível, sem comprometer os padrões.
Depois de determinar tudo isso, você poderá usar as regras gerais padrão que se aplicam aos cálculos de tolerância.
Use padrões internacionais para tolerância de usinagem
Seguindo benchmarks reconhecidos internacionalmente, você pode garantir que sua usinagem CNC seja compatível com os padrões da indústria. Portanto, verifique quais padrões internacionais atendem aos requisitos do seu projeto e ao seu setor específico. Por exemplo, se sua roupa estiver na Europa, siga a ISO 2768. Mas se você estiver nos EUA, a ASME Y14.5 é mais aceitável.
Dicas para tolerâncias de usinagem CNC mais rígidas
Aqui estão algumas diretrizes para ajudá-lo a obter tolerâncias mais rigorosas na usinagem CNC :
Use máquinas CNC de qualidade
Investir em máquinas CNC de qualidade superior é uma das muitas maneiras de obter tolerâncias rigorosas. Portanto, ao escolher as máquinas, verifique suas características, precisão e confiabilidade. Isso garantirá que o produto fabricado atenderá aos níveis de tolerância exigidos.
Escolha as ferramentas de corte certas
Selecionar as ferramentas de corte corretas também é outra maneira de obter tolerâncias rigorosas. Dependendo do tipo de material e dos requisitos de usinagem, estas ferramentas podem influenciar a precisão do produto final. Portanto, preste atenção em detalhes como velocidade de corte, revestimentos, geometria da ferramenta, etc.
Obtenha bons fornecedores de materiais
A qualidade das matérias-primas que você usa afetará diretamente os resultados da usinagem CNC. Portanto, para obter os melhores materiais, faça parceria com fornecedores de materiais confiáveis, conhecidos por fornecer materiais de alta qualidade.
Faça usinagem em um ambiente com temperatura controlada
As diferenças de temperatura podem afetar as dimensões das peças usinadas. Portanto, realizar a usinagem em um ambiente com temperatura controlada pode influenciar o impacto das flutuações de temperatura. Onde as temperaturas são consistentes, você pode obter condições de usinagem estáveis e, de alguma forma, prever a precisão do seu produto final.
Contrate mão de obra qualificada
Os trabalhadores qualificados também desempenham um papel na obtenção de tolerâncias rigorosas. Portanto, ao contratar operadores de máquinas, busque experiência e aqueles com profundo conhecimento das tolerâncias das máquinas CNC. A experiência deles afetará muito o resultado do seu processo de fabricação.
Porta-ferramentas de equilíbrio
Balanceie regularmente os porta-ferramentas para reduzir as vibrações durante a operação, pois essas vibrações podem afetar a precisão do seu processo de usinagem CNC. Mas com porta-ferramentas balanceados, você pode obter operações de corte mais suaves e atingir a tolerância desejada.
Mantenha e calibre suas máquinas CNC regularmente
A manutenção e calibração regulares de suas máquinas CNC garantirão um desempenho consistente. Portanto, adicione manutenção de rotina à sua programação para detectar precocemente o desgaste de suas máquinas e prolongar a vida útil de seu equipamento.
Implementar fortes controles de qualidade
Anteriormente, falamos sobre a importância do controle de qualidade na usinagem CNC. Ao longo de todo o processo de fabricação, priorize medidas robustas de controle de qualidade. Por exemplo, você pode realizar inspeções regulares e testes rigorosos para identificar erros em um estágio inicial. Além disso, você pode registrar o feedback da sua máquina CNC ao longo do tempo para acompanhar suas atividades e implementar controles de qualidade mais eficazes.
Importância da tolerância de usinagem CNC
Tolerância de usinagem CNC é mais do que apenas um termo técnico no processo de fabricação. Ele desempenha um grande papel na determinação da qualidade, funcionalidade e confiabilidade do seu trabalho acabado.
Na usinagem CNC, onde a precisão é tudo, a tolerância é a linha tênue entre cometer erros e produzir um trabalho excelente. Compreensivelmente, todo trabalho fabricado terá alguns erros, por isso tomamos providências para eles.
No entanto, a tolerância serve como uma salvaguarda contra desvios excessivos do projeto original, pois desvios em excesso podem comprometer a integridade do produto final. Desvios geralmente têm consequências graves, mas a tolerância na usinagem CNC pode ajudar a evitar esses erros por completo.
Conclusão
O processo de fabricação não está completo sem tolerância de usinagem. Para garantir que seus produtos atendam aos níveis de tolerância recomendados, você deve considerar as diretrizes discutidas neste guia. Mas se você ainda não tiver certeza sobre quais etapas tomar, podemos ajudar a facilitar nosso trabalho. Contate-nos hoje!