Como alcançar e manter tolerâncias abaixo de 25 mícrons

 

Na usinagem, tolerância refere-se à variação permitida de um parâmetro dentro de uma faixa específica. Este parâmetro pode abranger várias propriedades físicas mensuráveis, como temperatura, umidade, níveis de ruído, estresse, radiação solar e velocidade, bem como dimensões físicas, como medições espaciais.

 

As tolerâncias definem o intervalo aceitável de valores reais dos parâmetros. Na engenharia, as tolerâncias podem ser vistas como limites de controle para erros. As tolerâncias normalmente têm um limite superior, conhecido como tamanho limite máximo, e um limite inferior, conhecido como tamanho limite mínimo.

 

 

Tolerâncias de usinagem CNC

 

O termo "tolerância" na usinagem CNC tem duas interpretações: uma refere-se às tolerâncias das máquinas CNC e a outra refere-se às tolerâncias de projeto na usinagem CNC.

 

As tolerâncias da máquina CNC indicam o nível de precisão dimensional que uma máquina pode atingir durante o processamento de peças. A precisão da usinagem CNC é extremamente alta, com algumas máquinas alcançando uma precisão de fabricação de ±{{0}}.0025 mm, que é cerca de um quarto da espessura de um fio de cabelo humano. No entanto, diferentes máquinas têm tolerâncias variadas, normalmente definidas pelo fabricante da máquina. Uma tolerância média comumente usada no mercado é de 0,02 mm. Os prestadores de serviços de usinagem CNC também informam os clientes sobre as tolerâncias de suas máquinas CNC disponíveis.

 

 

Tolerâncias de projeto e usinagem

 

Em contextos de projeto e usinagem, as tolerâncias referem-se à faixa permitida de variação nas dimensões da peça. Desde que a peça esteja dentro desta faixa, ela poderá atender a todos os requisitos funcionais. Neste cenário, as tolerâncias são estabelecidas pelo projetista da peça com base na funcionalidade, no ajuste e na forma da peça. As tolerâncias de projeto e usinagem são cruciais para o ajuste e montagem das peças. Por exemplo, os requisitos de tolerância para os componentes de um motor elétrico são significativamente mais rigorosos do que aqueles para uma simples maçaneta de porta. Isso ocorre porque as numerosas e complexas peças de um motor devem se encaixar com precisão. Normalmente, as notações de tolerância correspondentes aparecerão próximas às dimensões aplicáveis ​​da peça.

 

Ao compreender e implementar tolerâncias adequadas, os fabricantes podem melhorar a qualidade e a funcionalidade dos componentes usinados, garantindo montagem e operação bem-sucedidas em diversas aplicações.

 

Alcançar tolerâncias entre 25 e 50 mícrons é relativamente simples. No entanto, se o desgaste da ferramenta causar alterações na superfície da peça, poderá exceder os limites de tolerância mesmo antes do desgaste da ferramenta. Isto levanta a questão de como manter essas tolerâncias durante séries de produção maiores.

 

Tolerâncias abaixo de 25 mícrons apresentam maiores desafios, com muitos processos de usinagem visando manter tolerâncias mais rigorosas entre 5 e 12 mícrons. Estas tolerâncias mais rigorosas são ainda mais difíceis de alcançar na produção em massa. Aqui estão algumas dicas para gerenciá-los:

 

 

 

Use 80% da faixa de tolerância

 

Devido à natureza rigorosa das tolerâncias, são necessários ajustes de tamanho durante a produção. À medida que as ferramentas se desgastam, a superfície usinada pode expandir (superfície externa) ou encolher (superfície interna). Quanto mais rigorosa for a tolerância, mais ajustes de tamanho serão necessários.

 

Uma regra básica é usar o valor médio da faixa de tolerância como padrão ao determinar inicialmente os tamanhos e fazer ajustes relacionados ao desgaste da ferramenta. Ao usar o valor médio, você utiliza efetivamente apenas metade da faixa de tolerância.Todas as dimensões relevantes das peças usinadas cairão no ponto alto da superfície externa ou no ponto baixo da superfície interna. Como as tolerâncias são muito restritas, os operadores podem precisar fazer ajustes de tamanho depois de processar apenas algumas peças.

 

Se suas dimensões estiverem próximas do limite inferior ou superior da faixa de tolerância (dependendo da superfície externa ou interna), você poderá estender o tempo entre os ajustes necessários. Eu recomendo definir o tamanho alvo em cerca de 10% do limite de tolerância. Essa abordagem pode efetivamente dobrar o tempo entre os ajustes de tamanho.

 

 

Minimize o impacto das variações térmicas

 

Este ponto é particularmente relevante para centros de torneamento, mas também afeta centros de usinagem. À medida que a máquina aquece, os seus componentes podem alongar-se. Quando a máquina está ociosa, esses componentes se contraem. Alterações no tamanho do componente podem levar a variações nas dimensões de usinagem. Ao manter tolerâncias rigorosas, as alterações induzidas pelo calor podem causar problemas significativos. Por exemplo, certos centros de torneamento podem sofrer contrações no diâmetro externo de até 25 mícrons quando os componentes atingem a temperatura operacional.

 

Um método comum para reduzir a variação térmica é executar um programa de pré-aquecimento quando a máquina é ligada pela primeira vez e sempre que ela permanece inativa por mais de alguns minutos. Isto pode envolver a execução do programa sem matérias-primas.

 

As características térmicas variam entre os fabricantes de máquinas, com algumas máquinas com desempenho significativamente melhor que outras. Se você precisa que sua máquina mantenha tolerâncias rígidas, isso deve ser uma consideração crucial ao adquirir um novo equipamento.

 

 

Considere o impacto das ferramentas para a mão esquerda ou para a direita

 

A escolha das ferramentas afeta a vida útil da máquina. Isto é particularmente importante para a maioria das operações de usinagem em desbaste, onde o tipo de ferramenta utilizada transfere forças para a base da máquina. Para a maioria dos centros de torneamento de leito inclinado, isso significa usar ferramentas à esquerda e girar o fuso na direção oposta (M04).

 

O uso de ferramentas à direita nessas máquinas fará com que o fuso gire para frente (M03), afastando a ferramenta de corte de sua direção de suporte devido à ação de cisalhamento da operação de usinagem.

 

Isso muitas vezes afasta a torre da corrediça transversal e a corrediça transversal da base, colocando uma tensão significativa nas peças móveis da máquina e levando a um desgaste acelerado. Embora as máquinas possam inicialmente manter as tolerâncias com facilidade, isso se torna cada vez mais difícil ou impossível com o tempo.

 

Seguindo essas estratégias, os fabricantes podem atingir e manter melhor tolerâncias abaixo de 25 μm, melhorando a qualidade e a eficiência da produção.