Come raggiungere e mantenere tolleranze inferiori a 25 micron

 

Nella lavorazione, la tolleranza si riferisce alla variazione consentita di un parametro all'interno di un intervallo specifico. Questo parametro può comprendere varie proprietà fisiche misurabili come temperatura, umidità, livelli di rumore, stress, radiazione solare e velocità, nonché dimensioni fisiche come le misurazioni spaziali.

 

Le tolleranze definiscono l'intervallo accettabile dei valori effettivi dei parametri. In ingegneria, le tolleranze possono essere viste come limiti di controllo degli errori. Le tolleranze in genere hanno un limite superiore, noto come dimensione limite massima, e un limite inferiore, denominato dimensione limite minima.

 

 

Tolleranze di lavorazione CNC

 

Il termine "tolleranza" nella lavorazione CNC ha due interpretazioni: una si riferisce alle tolleranze delle macchine CNC e l'altra si riferisce alle tolleranze di progettazione nella lavorazione CNC.

 

Le tolleranze delle macchine CNC indicano il livello di precisione dimensionale che una macchina può raggiungere durante la lavorazione delle parti. La precisione della lavorazione CNC è estremamente elevata, con alcune macchine che raggiungono una precisione di produzione di ±{{0}} 0,0025 mm, ovvero circa un quarto dello spessore di un capello umano. Tuttavia, macchine diverse hanno tolleranze diverse, generalmente definite dal produttore della macchina. Una tolleranza media comunemente utilizzata sul mercato è 0,02 mm. I fornitori di servizi di lavorazione CNC informano inoltre i clienti sulle tolleranze delle macchine CNC disponibili.

 

 

Tolleranze di progettazione e lavorazione

 

Nei contesti di progettazione e lavorazione, le tolleranze si riferiscono all'intervallo consentito di variazione delle dimensioni della parte. Finché la parte rientra in questo intervallo, può soddisfare tutti i requisiti funzionali. In questo scenario, le tolleranze vengono stabilite dal progettista della parte in base alla funzionalità, all'adattamento e alla forma della parte. Le tolleranze di progettazione e lavorazione sono cruciali per l'adattamento e l'assemblaggio delle parti. Ad esempio, i requisiti di tolleranza per i componenti di un motore elettrico sono notevolmente più severi di quelli per una semplice maniglia per porta. Questo perché le numerose e complesse parti di un motore devono combaciare perfettamente. In genere, le indicazioni di tolleranza corrispondenti appariranno accanto alle dimensioni applicabili della parte.

 

Comprendendo e implementando le tolleranze corrette, i produttori possono migliorare la qualità e la funzionalità dei componenti lavorati, garantendo il successo dell'assemblaggio e del funzionamento in varie applicazioni.

 

Raggiungere tolleranze comprese tra 25 e 50 micron è relativamente semplice. Tuttavia, se l'usura dell'utensile provoca modifiche alla superficie del pezzo, può superare i limiti di tolleranza anche prima che l'utensile si consumi. Ciò solleva la questione di come mantenere queste tolleranze durante cicli di produzione più grandi.

 

Le tolleranze inferiori a 25 micron presentano sfide maggiori, con molti processi di lavorazione che mirano a mantenere tolleranze più rigorose tra 5 e 12 micron. Queste tolleranze più strette sono ancora più difficili da ottenere nella produzione di massa. Ecco alcuni suggerimenti per gestirli:

 

 

 

Utilizzare l'80% della banda di tolleranza

 

A causa della natura rigorosa delle tolleranze, sono necessari aggiustamenti delle dimensioni durante la produzione. Con l'usura degli utensili, la superficie lavorata può espandersi (superficie esterna) o restringersi (superficie interna). Più stretta è la tolleranza, maggiori saranno gli aggiustamenti dimensionali necessari.

 

Una regola pratica fondamentale è quella di utilizzare il valore medio della banda di tolleranza come standard quando si determinano inizialmente le dimensioni e si apportano modifiche relative all'usura dell'utensile. Utilizzando il valore medio, si utilizza effettivamente solo la metà della banda di tolleranza.Tutte le dimensioni rilevanti delle parti lavorate cadranno nel punto più alto della superficie esterna o nel punto più basso della superficie interna. Poiché le tolleranze sono molto strette, gli operatori potrebbero dover apportare modifiche alle dimensioni dopo aver elaborato solo alcune parti.

 

Se le dimensioni sono vicine al limite inferiore o superiore della fascia di tolleranza (a seconda della superficie esterna o interna), è possibile estendere il tempo tra le regolazioni richieste. Consiglio di impostare la dimensione target intorno al 10% del limite di tolleranza. Questo approccio può effettivamente raddoppiare il tempo tra le regolazioni delle dimensioni.

 

 

Minimizzare l'impatto delle variazioni termiche

 

Questo punto è particolarmente rilevante per i centri di tornitura ma riguarda anche i centri di lavoro. Quando la macchina si riscalda, i suoi componenti possono allungarsi. Quando la macchina è inattiva, questi componenti si contraggono. Le modifiche nella dimensione del componente possono portare a variazioni nelle dimensioni di lavorazione. Quando si mantengono tolleranze rigorose, i cambiamenti indotti dalla temperatura possono causare problemi significativi. Ad esempio, alcuni centri di tornitura possono subire contrazioni del diametro esterno fino a 25 micron quando i componenti raggiungono la temperatura operativa.

 

Un metodo comune per ridurre la variazione termica consiste nell'eseguire un programma di preriscaldamento quando la macchina viene accesa per la prima volta e ogni volta che rimane inattiva per più di qualche minuto. Ciò potrebbe comportare l'esecuzione del programma senza materie prime.

 

Le caratteristiche termiche variano tra i produttori di macchine, con alcune macchine che funzionano significativamente meglio di altre. Se hai bisogno che la tua macchina mantenga tolleranze rigorose, questa dovrebbe essere una considerazione cruciale quando acquisti una nuova attrezzatura.

 

 

Considera l'impatto degli strumenti della mano sinistra o della mano destra

 

La scelta degli utensili influisce sulla durata della macchina. Ciò è particolarmente importante per la maggior parte delle operazioni di lavorazione di sgrossatura, dove il tipo di utensile utilizzato trasferisce le forze al basamento della macchina. Per la maggior parte dei centri di tornitura a banco inclinato, ciò significa utilizzare utensili sinistri e far funzionare il mandrino nella direzione opposta (M04).

 

L'utilizzo di utensili destri su tali macchine causerà la rotazione del mandrino in avanti (M03), allontanando l'utensile da taglio dalla sua direzione di supporto a causa dell'azione di taglio dell'operazione di lavorazione.

 

Ciò spesso allontana la torretta dalla slitta trasversale e la slitta trasversale dal bancale, sottoponendo a notevole stress le parti mobili della macchina e determinandone un'usura accelerata. Sebbene inizialmente le macchine possano mantenere facilmente le tolleranze, con il passare del tempo ciò diventa sempre più difficile o impossibile.

 

Seguendo queste strategie, i produttori possono raggiungere e mantenere meglio le tolleranze inferiori a 25 μm, migliorando la qualità e l’efficienza della produzione.