Jak osiągnąć i utrzymać tolerancje poniżej 25 mikronów

 

W obróbce tolerancja odnosi się do dopuszczalnej zmiany parametru w określonym zakresie. Parametr ten może obejmować różne mierzalne właściwości fizyczne, takie jak temperatura, wilgotność, poziom hałasu, stres, promieniowanie słoneczne i prędkość, a także wymiary fizyczne, takie jak pomiary przestrzenne.

 

Tolerancje określają dopuszczalny zakres rzeczywistych wartości parametrów. W inżynierii tolerancje można postrzegać jako granice kontrolne błędów. Tolerancje mają zazwyczaj górną granicę, zwaną maksymalną wielkością graniczną, i dolną granicę, zwaną minimalną wielkością graniczną.

 

 

Tolerancje obróbki CNC

 

Termin „tolerancja” w obróbce CNC ma dwie interpretacje: jedna odnosi się do tolerancji maszyn CNC, a druga odnosi się do tolerancji projektowych w obróbce CNC.

 

Tolerancje maszyny CNC wskazują poziom dokładności wymiarowej, jaki maszyna może osiągnąć podczas obróbki części. Precyzja obróbki CNC jest niezwykle wysoka, a niektóre maszyny osiągają precyzję produkcyjną rzędu ±{{0}}.0025 mm, czyli około jednej czwartej grubości ludzkiego włosa. Jednakże różne maszyny mają różne tolerancje, zwykle definiowane przez producenta maszyny. Powszechnie stosowana średnia tolerancja na rynku wynosi 0,02 mm. Dostawcy usług obróbki CNC informują również klientów o tolerancjach dostępnych im maszyn CNC.

 

 

Tolerancje projektowe i obróbcze

 

W kontekście projektowania i obróbki tolerancje odnoszą się do dopuszczalnego zakresu zmienności wymiarów części. Dopóki dana część mieści się w tym zakresie, może spełnić wszystkie wymagania funkcjonalne. W tym scenariuszu projektant części ustala tolerancje na podstawie funkcjonalności, dopasowania i kształtu części. Tolerancje projektowe i obróbcze mają kluczowe znaczenie dla dopasowania i montażu części. Na przykład wymagania dotyczące tolerancji elementów silnika elektrycznego są znacznie surowsze niż wymagania dotyczące prostej klamki do drzwi. Dzieje się tak dlatego, że liczne i złożone części silnika muszą dokładnie do siebie pasować. Zazwyczaj odpowiednie oznaczenia tolerancji pojawią się obok odpowiednich wymiarów części.

 

Znając i wdrażając odpowiednie tolerancje, producenci mogą poprawić jakość i funkcjonalność obrabianych komponentów, zapewniając pomyślny montaż i działanie w różnych zastosowaniach.

 

Osiągnięcie tolerancji od 25 do 50 mikronów jest stosunkowo proste. Jeśli jednak zużycie narzędzia powoduje zmiany na powierzchni przedmiotu obrabianego, może przekroczyć granice tolerancji jeszcze przed zużyciem narzędzia. Rodzi to pytanie, jak utrzymać te tolerancje podczas większych serii produkcyjnych.

 

Tolerancje poniżej 25 mikronów stanowią większe wyzwanie, a wiele procesów obróbki ma na celu utrzymanie bardziej rygorystycznych tolerancji w zakresie od 5 do 12 mikronów. Te węższe tolerancje są jeszcze trudniejsze do osiągnięcia w produkcji masowej. Oto kilka wskazówek, jak nimi zarządzać:

 

 

 

Użyj 80% pasma tolerancji

 

Ze względu na ścisły charakter tolerancji, podczas produkcji konieczne jest dostosowanie rozmiaru. W miarę zużywania się narzędzi obrobiona powierzchnia może się rozszerzać (powierzchnia zewnętrzna) lub kurczyć (powierzchnia wewnętrzna). Im bardziej rygorystyczna tolerancja, tym więcej będzie wymaganych dostosowań rozmiaru.

 

Kluczową zasadą jest stosowanie średniej wartości zakresu tolerancji jako normy przy początkowym określaniu rozmiarów i dokonywaniu regulacji związanych ze zużyciem narzędzia. Stosując wartość średnią, efektywnie wykorzystujesz tylko połowę zakresu tolerancji.Wszystkie istotne wymiary obrabianych części spadną w najwyższym punkcie powierzchni zewnętrznej lub w najniższym punkcie powierzchni wewnętrznej. Ponieważ tolerancje są bardzo wąskie, operatorzy mogą być zmuszeni do dostosowania rozmiaru po przetworzeniu tylko kilku części.

 

Jeśli Twoje wymiary znajdują się blisko dolnej lub górnej granicy zakresu tolerancji (w zależności od powierzchni zewnętrznej lub wewnętrznej), możesz wydłużyć czas pomiędzy wymaganymi korektami. Zalecam ustawienie rozmiaru docelowego na około 10% granicy tolerancji. Takie podejście może skutecznie podwoić czas pomiędzy zmianami rozmiaru.

 

 

Minimalizuj wpływ zmian termicznych

 

Ten punkt jest szczególnie istotny w przypadku centrów tokarskich, ale dotyczy również centrów obróbczych. W miarę nagrzewania się maszyny jej elementy mogą się wydłużyć. Gdy maszyna jest bezczynna, elementy te kurczą się. Zmiany w wielkości elementu mogą prowadzić do różnic w wymiarach obróbki. Przy zachowaniu ścisłych tolerancji zmiany wywołane temperaturą mogą powodować poważne problemy. Na przykład w niektórych centrach tokarskich może wystąpić skurcz średnicy zewnętrznej do 25 mikronów, gdy komponenty osiągną temperaturę roboczą.

 

Powszechną metodą zmniejszania wahań temperatury jest uruchomienie programu podgrzewania wstępnego przy pierwszym włączeniu urządzenia i zawsze, gdy pozostaje ono bezczynne dłużej niż kilka minut. Może to wymagać uruchomienia programu bez surowców.

 

Charakterystyka termiczna różni się w zależności od producenta maszyn, a niektóre maszyny działają znacznie lepiej niż inne. Jeśli potrzebujesz, aby Twoja maszyna zachowała ścisłe tolerancje, powinno to być kluczowym czynnikiem przy zakupie nowego sprzętu.

 

 

Rozważ wpływ narzędzi leworęcznych i praworęcznych

 

Wybór narzędzi wpływa na żywotność maszyny. Jest to szczególnie ważne w przypadku większości operacji obróbki zgrubnej, gdzie rodzaj użytego narzędzia przenosi siły na łoże maszyny. W przypadku większości centrów tokarskich ze skośnym łożem oznacza to użycie narzędzi leworęcznych i obracanie wrzeciona w przeciwnym kierunku (M04).

 

Używanie narzędzi prawoskrętnych na takich maszynach spowoduje obrót wrzeciona do przodu (M03), odciągając narzędzie tnące od kierunku podparcia z powodu działania ścinającego podczas operacji obróbki.

 

To często powoduje oddalanie wieży od sań poprzecznych, a sań poprzecznych od łoża, powodując znaczne obciążenie ruchomych części maszyny i prowadząc do przyspieszonego zużycia. Chociaż maszyny mogą początkowo łatwo utrzymać tolerancje, z biegiem czasu staje się to coraz trudniejsze lub niemożliwe.

 

Stosując się do tych strategii, producenci mogą lepiej osiągać i utrzymywać tolerancje poniżej 25 μm, poprawiając jakość i wydajność produkcji.