Допуски при обработке на станках с ЧПУ: Что должны знать конструкторы

Допуски при обработке на станках с ЧПУ - один из самых важных и малопонятных элементов при проектировании деталей, подлежащих изготовлению. Припуски на физические размеры называются допусками, и правильный выбор допусков может значительно повлиять на стоимость производства, время изготовления и конечные характеристики изделия.

В этом руководстве мы рассмотрим допуски в Обработка с ЧПУ: Что должны знать конструкторы", включая стандартные значения, как выбрать подходящие допуски и как они влияют на посадку и функциональность. Мы также сравним возможности допусков ЧПУ и EDM и рассмотрим такие ключевые понятия, как GD&T, размерные и геометрические допуски, и многое другое.

Что такое допуски при обработке на станках с ЧПУ?

Под допусками на обработку с ЧПУ понимается допустимое отклонение в размерах и геометрии обрабатываемой детали. На любом станке мы не можем изготовить деталь идеальных размеров; мы можем лишь уложиться в заданную величину, которую допуски позволяют нам вывести за пределы идеальных размеров.

Обычные стандартные пределы допусков ЧПУ находятся в диапазоне плюс-минус 0,005 дюйма и 0,010 дюйма в качестве общих пределов обработки. При выполнении прецизионных работ с использованием специальных процессов допуски могут быть в пределах +/- 0,0002 дюйма.

Значение допусков при обработке с ЧПУ.

Использование правильных допусков при обработке на станках с ЧПУ необходимо для:

По результатам инженерного исследования, проведенного компанией ThomasNet в 2023 году, было установлено, что на долю неправильно примененных допусков приходится около 80 процентов проблем при проектировании деталей, вызванных чрезмерными и неадекватными допусками.

Как выбрать допуски для обработки с ЧПУ

Чтобы установить правильный допуск, необходимо сбалансировать цену с точностью и функциональностью.

1. Изучите удобство использования

Что делает деталь? Для критических посадок может потребоваться очень близкий допуск, в то время как для более общих характеристик допускается больше.

2. Понять, на что способны машины

Всегда учитывайте возможности станка и проектные допуски. Например, средний фрезерный станок с ЧПУ способен обеспечить идеальные допуски +/- 0,005 дюйма. Можно ожидать более низких и жестких значений, что приведет к замедлению производства или переходу на электроэрозионную обработку.

3. Оценка соотношения затрат и выгод

Строгие допуски означают увеличение количества проверок, времени и износа инструмента. Цена растет экспоненциально при незначительном повышении точности.

Вы должны использовать жесткие допуски там и тогда, где это необходимо. Для остальной части детали следует использовать стандартные значения допусков ЧПУ ±0,005″ ±0,010″, чтобы контролировать стоимость и время выполнения заказа.

Каковы стандартные значения допусков для ЧПУ?

Вот краткая справка по допуску на обработку с ЧПУ для инженеров:

Как показано выше, различные процессы обеспечивают разные возможности точного проектирования. Не стоит полагать, что все процессы могут обеспечить одинаковую точность размеров.

Допуски с ЧПУ в сравнении с допусками электроэрозионной обработки

При сравнении возможностей допусков ЧПУ и электроэрозионной обработки вот что необходимо знать:

• Детали общего назначения быстрее и дешевле изготавливать на станках с ЧПУ, и обычно они находятся в диапазоне +\/-0,005 2.
• EDM (электроэрозионная обработка) обеспечивает очень строгие допуски (вплоть до +/- 0,0001 дюйма) на сложные или труднообрабатываемые геометрические формы.
• EDM может быть предпочтительной альтернативой, если ваша конструкция имеет сложные внутренние углы или слишком тонкую детализацию. Однако этот способ более дорогой и медленный.

Размерные и геометрические допуски в системах ЧПУ

Допуски на размеры

Это ограничения величины, например, отверстия, скажем, на 10,00 мм, 10,00 мм + 0,01 мм.

Геометрические допуски

Это форма, ориентация, положение и биение. Они задаются с помощью GD&T в допусках на обработку с ЧПУ (Geometric Dimensioning & Tolerancing).

С помощью GD&T можно более точно контролировать геометрию детали, не ограничивая размеры. Это повышает технологичность и снижает затраты.

Распространенными символами GD&T являются:

• Плоскость
• Параллелизм
• Истинное положение
• Цилиндричность

Правильное использование GD&T при обработке на станках с ЧПУ допуски позволяет значительно повысить качество сборки при сохранении эффективности производства.

Как допуск ЧПУ влияет на соответствие и функциональность

Недостаточные ограничения в некачественных спецификациях приводят к:

• Неправильно отрегулированные узлы
• Слишком большое или слишком малое трение или ослабление
• Ненужная переделка

Как и в случае с системой валов и отверстий:

• Плотное прилегание (интерференция) требует строгого контроля; важно соблюдение допусков.
• При свободной посадке (зазоре) производство может быть более быстрым и менее затратным.

Понимание того, как допуски ЧПУ влияют на посадку и функционирование, помогает инженерам предотвратить выход деталей из строя и сократить время сборки.

Возможности станка в сравнении с конструктивными допусками

Проектировщики, как правило, задают гораздо более узкие допуски, чем можно экономически выгодно обработать. Всегда проверяйте возможности станка в сравнении с допусками конструкции, прежде чем передавать чертежи в производство.

Слишком жесткая спецификация может:

• Нужны вторичные функции
• Повышение коэффициентов лома
• Задержка доставки

Работайте с инженерами-технологами для установления точных и практичных допусков.

Допуски и учет материалов

Разные материалы по-разному расширяются, сжимаются и деформируются. Допуск для алюминия +-0,002 может быть возможен, но с пластиками это не очень хорошо из-за возможностей теплового расширения и податливости.

Кроме того, подумайте:

• Обрабатываемость: Большинство материалов, например титан, труднее поддаются размерной фиксации.
• Снятие стресса: В процессе обработки возможно возникновение остаточных напряжений, которые влияют на стабильность допусков.
• Лучшие практики дизайнеров
• Если необходимы жесткие допуски, используйте их
• Используйте GD&T, если важна форма или ориентация
• Заблаговременное общение с машинистами при проектировании
• Документирование критических и некритических характеристик
• Примените тот же формат для обозначения толерантности

Пример из реальной жизни

Одной из компаний, занимающихся прецизионной робототехникой, требовались корпуса редукторов с допуском +/- 0,0005 для карманов под подшипники. В ранних разработках использовались обычные технологии ЧПУ, что приводило к 30-процентному отходу деталей.

Они сократили количество брака до менее чем 3 процентов и улучшили характеристики посадки, перейдя на обработку EDM и переработав стратегию допусков с помощью GD&T.

Заключение

Допуски при обработке на станках с ЧПУ: Что должны знать конструкторы, сводится к следующему:

• Не все детали требуют сверхжестких допусков.
• Рассмотрите Обработка на станках с ЧПУ Руководство по допуску для инженеров, позволяющее найти баланс между стоимостью и производительностью.
• Узнайте о разнице между размерными и геометрическими допусками в ЧПУ.
• Понять, как допуски ЧПУ влияют на посадку и функциональность.
• Всегда согласовывайте возможности станка с допусками при проектировании.
• Карьера конструктора Освоение выбора допусков гарантирует повышение производительности, уменьшение количества ошибок и ускорение сроков производства.

Часто задаваемые вопросы о допусках при обработке на станках с ЧПУ

1. Какой стандартный допуск на обработку с ЧПУ используется чаще всего?

Наиболее распространенные стандартные значения допусков ЧПУ, ±0,005″ ±0,010″, используются для общих характеристик, не требующих высокой точности.

2. Как GD&T улучшает обработку с ЧПУ?

GD&T в допусках на обработку с ЧПУ обеспечивает точный контроль геометрии без излишнего ужесточения допусков на размеры, что повышает как пригодность, так и технологичность.

3. Какие обстоятельства требуют использования EDM вместо ЧПУ?

Выбирайте электроэрозионную обработку, когда требуются сверхжесткие допуски (±0,0001″) или сложная внутренняя геометрия, особенно в тех случаях, когда возможности ЧПУ по сравнению с возможностями электроэрозионной обработки по допускам говорят в пользу электроэрозионной обработки.

4. Чем опасны чрезмерные допуски при проектировании?

Превышение допусков приводит к увеличению затрат, задержкам и отходам. Сопоставляйте допуски с функциями и возможностями станка, а не с проектными допусками.

5. Способны ли станки с ЧПУ выдерживать допуски в мм?

Да, но ±0,001 должно поддерживаться регулярно, в соответствии со станком и настройкой, и материал. Пожалуйста, обратитесь к фактическим возможностям магазина.