¿Qué tan ajustadas deben ser sus piezas personalizadas?

Cuando se obtienen piezas CNC personalizadas, una de las especificaciones más incomprendidas es la tolerancia de mecanizado.

Muchos compradores asumen que tolerancias más estrictas significan automáticamente una mayor calidad. En realidad, especificar tolerancias innecesariamente estrictas puede aumentar los costos de mecanizado entre un 30% y un 200%, extender los plazos de entrega y reducir la eficiencia de fabricación.

En Parts-CNC, nuestro equipo de ingeniería revisa cientos de solicitudes de presupuesto de mecanizado CNC cada mes. Un problema común es que los dibujos suelen aplicar una tolerancia de ±0,01 mm a cada característica, incluso cuando la mayoría de las dimensiones funcionan perfectamente a ±0,05 mm o ±0,1 mm.

Comprender cómo funcionan las tolerancias de mecanizado ayuda a los ingenieros a reducir costos y al mismo tiempo mantener el rendimiento del producto.

La tolerancia de mecanizado CNC se refiere a la desviación permitida entre la dimensión diseñada y la dimensión fabricada real.

Por ejemplo:

Cuanto menor sea el rango de tolerancia, más preciso debe ser el proceso de mecanizado.

Los centros de mecanizado CNC modernos pueden lograr de forma rutinaria:

• Tolerancia estándar de ±0,05 mm
• Tolerancia de precisión de ±0,02 mm
• Tolerancia de ultraprecisión de ±0,005 mm

Las instalaciones CNC avanzadas equipadas con sistemas de inspección CMM pueden alcanzar tolerancias tan ajustadas como ±0,002 mm en condiciones controladas.

El estándar más utilizado para mecanizado general.

Las clases incluyen:

• ISO 2768-f (Fina)
• ISO 2768-m (Medio)
• ISO 2768-c (grueso)
• ISO 2768-v (muy grueso)

La mayoría de piezas industriales se fabrican bajo la norma ISO 2768-m.

Para aplicaciones aeroespaciales, médicas y automotrices, Dimensionamiento y tolerancias geométricas (GD&T) proporciona un control más estricto sobre:

• Llanura
• Perpendicularidad
• Concentricidad
• Posición
• Circularidad

GD&T a menudo mejora la funcionalidad al tiempo que reduce los costos de fabricación.

Un cliente de Michigan presentó una carcasa de aluminio mecanizada por CNC para equipos de automatización industrial.

• 68 dimensiones
• Todas las dimensiones ±0,01 mm

Después de evaluar los requisitos de ensamblaje, nuestros ingenieros identificaron que:

• Sólo 8 dimensiones afectaron el ajuste del rodamiento
• Superficies de sellado controladas en 6 dimensiones
• Las dimensiones restantes no eran críticas

• Ciclo de mecanizado reducido en un 17%
• La tasa de chatarra se redujo en un 11%
• El costo total de fabricación se redujo en un 22 %.
• Plazo de entrega reducido en 4 días

Este tipo de optimización del Diseño para la Manufacturabilidad (DFM) es una de las formas más efectivas de reducir los costos de producción del CNC.

La relación entre tolerancia y costo no es lineal.

¿Por qué?

Tolerancias más estrictas requieren:

• Más tiempo de configuración de la máquina
• Velocidades de corte más bajas
• Inspección adicional
• Ambientes con temperatura controlada
• Mayores medidas de prevención de chatarra

Los proveedores de CNC de toda la industria informan consistentemente requisitos de instalación e inspección más prolongados a medida que los requisitos de tolerancia se vuelven más estrictos.

Tolerancia típica:

• Estándar: ±0,05 mm
• Precisión: ±0,02 mm

Lo mejor para:

• Viviendas
• Soportes
• Platos
• Geometrías complejas

Tolerancia típica:

• Estándar: ±0,02 mm
• Precisión: ±0,005 mm

Lo mejor para:

• Ejes
• Bujes
• Patas
• Componentes roscados

Debido a que el torneado gira la pieza de trabajo de manera concéntrica, a menudo logra un control del diámetro más estricto que el fresado.

Adecuado para:

• Dimensiones generales
• Comprobaciones rápidas durante el proceso

Exactitud:

±0,02 milímetros

Adecuado para:

• Ejes de precisión
• Diámetros críticos

Exactitud:

±0,001 mm

Adecuado para:

• Piezas aeroespaciales
• Componentes médicos
• Geometrías complejas

Exactitud:

Verificación a nivel de micras

Los fabricantes de CNC modernos utilizan con frecuencia sistemas CMM de ZEISS y Hexagon para verificar componentes de alta precisión.

Antes de enviar solicitudes de cotización, pregunte:

Si no:

Utilice ±0,05 mm o ±0,10 mm.

En caso afirmativo:

Considere ±0,01 mm a ±0,02 mm.

En caso afirmativo:

Consulte las tablas de ajuste ISO y especifique zonas de tolerancia precisas.

Muchas funciones funcionan mejor cuando se controlan mediante la tolerancia posicional en lugar de la tolerancia dimensional.

La mayoría de los talleres de mecanizado CNC utilizan ±0,05 mm como tolerancia estándar para piezas metálicas.

En entornos de laboratorio, sí. En la fabricación de producción, esto rara vez es práctico o rentable.

No. Las tolerancias deben coincidir con los requisitos funcionales. Las tolerancias demasiado estrictas aumentan los costos sin mejorar el rendimiento.

Las aleaciones de aluminio generalmente logran tolerancias más estrictas con menores costos de mecanizado que el acero inoxidable o el titanio.