Les tolérances d'usinage CNC sont essentielles lors de la fabrication de produits, no matter what they’re used for. Aujourd'hui, la plupart des produits, qu'il soit industriel ou grand public, need to be consistent to meet standards.
Because of this, manufacturers rely on different types of CNC machines to ensure high precision in their projects. But it’s important to understand what machining tolerances are, their types, the standards for them, and how to measure them. This is because the dimensions of CNC machined parts can differ from the theoretical values due to factors like material type, the machining process, and design.
Dans cet article, we’ll talk about CNC machining tolerances, why they matter, and share a chart of common machining tolerances. Keep reading to learn more about CNC tolerance standards and the factors that influence them.
Introduction
The concept of interchangeable parts revolutionized manufacturing and laid the groundwork for modern precision machining. Introduced by Eli Whitney in 1801 during a presentation to the United States Congress, Whitney’s idea demonstrated that components could be produced with consistent dimensions and tolerances. This ensured that parts like musket firing pins or barrels could fit interchangeably. Whitney’s vision spurred the Second Industrial Revolution and the emergence of the American System of Manufacturing. Aujourd'hui, this principle underpins Usinage CNC, where tolerances play a vital role in ensuring the functionality, fit, and quality of machined components.
Compréhension des tolérances dans l'usinage CNC
En usinage CNC, les tolérances sont généralement impliquées dans deux aspects. Par exemple: il est valable pour les machines CNC et les aspects de conception.
Tolérance dans les machines CNC
La plupart des machines CNC ont une précision dimensionnelle de ±0,0025 mm. Cette mesure est aussi fine qu'un cheveu humain. Cependant, certaines tolérances inter peuvent être différentes selon les machines, qui sont généralement définis par les producteurs. La tolérance moyenne d'un produit particulier est normalement estimée à environ 0,02 mm.. Les tolérances des machines sont également signalées par les prestataires de services aux clients.
Conception et fabrication pour la tolérance
La tolérance de conception décide du degré de variance autorisé dans les dimensions. Cette variation doit permettre à toutes les pièces de fonctionner correctement. Les tolérances dépendent généralement de certains déterminants. Par exemple, l'utilisation de la pièce, dégagement serré, et la forme prévue. Des conceptions plus tolérantes sont nécessaires pour les composants en interaction. Les tolérances nécessaires dans les pièces d'un moteur électrique sont généralement inférieures à celles d'une poignée de porte. Les tolérances sont généralement identifiées en utilisant des nombres adjacents aux dimensions.
Types de tolérances dans l'usinage CNC
Différents types de tolérances existent dans l'usinage CNC, y compris:
Explication des tolérances limites
Les LT sont une spécification bidimensionnelle. Ceux-ci sont définis par la variation admissible des dimensions. La limite supérieure donne la taille la plus élevée acceptable. Alors que la limite inférieure donne la valeur de taille la moins acceptable. Toute valeur comprise dans ces limites est autorisée.
Tolérances unilatérales définies
Les tolérances unilatérales autorisent uniquement une variation dans une direction sélectionnée. La direction peut être positive ou négative. Un exemple est 1.5 mm +.000/-.005. Ici, elle peut aller jusqu'à 1,505 mm mais ne doit pas être inférieure à 1,5 mm..
Caractéristiques des tolérances bilatérales
Les tolérances bilatérales spécifient une variation admissible. Ces variations sont généralement comptées dans les deux sens à partir d'une dimension nominale. Plus, et limites inférieures, les deux sont exprimés en termes de valeurs différentielles, je-e (+), et (-) à partir des valeurs de base.
Cotation géométrique et tolérancement (DG&T)
DG&T peut être décrit comme un système plus avancé par rapport au dimensionnement et au tolérancement conventionnels.. Il définit à la fois les tailles et les variations autorisées dans les pièces de différentes tailles.. Plus loin, il spécifie les dimensions géométriques qu'une tolérance contrôle. DG&T inclut d'autres caractéristiques géométriques telles que la planéité et la concentricité.
What is ISO 2768?
OIN 2768 is an international standard that defines general tolerances for machined parts, offering guidelines for linear dimensions, angular measurements, and geometric tolerances. It simplifies the design process by eliminating the need to specify individual tolerances for every feature, which is especially useful for less critical dimensions. OIN 2768 has two tolerance classes: “fine” (F) and “coarse” (c), allowing designers and manufacturers to align tolerance levels with the functional requirements of their parts. Using this standard can save time, reduce production costs, and ensure consistency across manufacturing operations.
Importance des tolérances d'usinage
La plupart des pièces fabriquées à l'aide de la commande numérique par ordinateur présentent des variations inhérentes. Ces variations sont contrôlées par des tolérances pour obtenir une fiabilité et des performances optimales.
Améliorer la précision des pièces
Les tolérances CNC sont importantes pour maintenir la compatibilité des pièces. Les tolérances garantissent que les pièces usinées s'intègrent bien dans les assemblages. De plus, certaines fonctionnalités garantissent que tout fonctionne comme prévu dans les cas d'utilisation donnés. Des concentrations excessives au-delà de ces limites peuvent conduire à classer certaines de ces pièces comme défectueuses et donc inutiles..
Établir une marge d'erreur
Dans la fabrication, il y a toujours des variations, quel que soit le processus utilisé. Les écarts sont fournis par les tolérances d'usinage, qui définissent les marges d’opération. Cette spécification minimise les chances de rappeler une pièce produite.
Contrôler les coûts d'usinage
Dans la plupart des cas, des tolérances plus strictes entraînent un coût d'usinage CNC plus élevé. Certaines pièces à tolérance étroite peuvent nécessiter d'autres méthodes de finition telles que le meulage., et superfinition. Cependant, des surfaces plus tolérantes permettent une réalisation par des opérations d'usinage simples.
Maintenir la qualité esthétique des produits
Une tolérance de haute précision signifie l'aspect final des pièces usinées. Par exemple, si deux pièces doivent s'emboîter étroitement, des limites plus strictes doivent être fixées au moment de la conception. Cela garantit un ajustement parfait et élimine le risque d'une interface imbriquée.
Practical Tips for Applying Tolerances
Getting tolerances right is like finding the perfect balance—you don’t want them too tight, but you also can’t afford to be too loose. Here are some tips to make sure your parts are made just the way you need them:
Understand the Different Types of Tolerances
- Bilateral Tolerances: These let a part vary in both directions from the target measurement. Par exemple, if your tolerance is ±0.005 in., the part can be a little bigger or smaller by up to 0.005 dans. on either side.
- Unilateral Tolerances: These only allow variation in one direction, comme +0.000/-0.010 dans. That means the part can only get smaller, not bigger.
- Limit-Based Tolerances: These give a range, tel que 1.005 dans. à 0.995 in., and the part must fall somewhere in between.
Each type works for different needs, so it’s important to pick the one that fits your design.
Don’t Overdo It with Tight Tolerances
Sure, tight tolerances sound great—they make everything super precise, droite? But they also take more time and cost more money to achieve. Par exemple, you might need special tools or extra finishing steps like grinding, and that adds up fast.
Ask yourself: does this dimension really need to be that exact? If not, relax it a bit! Save those tight tolerances for features that really matter, like critical fits or moving parts.
Think About Surface Finishes
Tolerances aren’t just about size—they also affect how smooth a part’s surface feels and looks. For most jobs, the standard surface finish works fine:
- Flat surfaces: 63 µ in.
- Curved surfaces: 125 µ in.
If you need a smoother or shinier look, aucun problème! Let your machinist know—they can polish it up with bead blasting or other processes. Just be sure to mention it in your design.
Be Clear and Consistent in Your Design
When specifying tolerances, stick to simple formats. Avoid using unnecessary decimal places like 1.0000 unless you really need that level of precision. Par exemple, writing 1.000 is usually enough.
If you’re using metric measurements, make sure they’re clearly labeled so there’s no confusion. A little clarity goes a long way in avoiding mistakes during manufacturing.
Collaborate with Your Manufacturer
Enfin, don’t be afraid to ask questions or share your goals with the machining team. They’ve got the experience to help you decide which tolerances are essential and which ones can be loosened up to save time and money. A quick chat can make your project run a whole lot smoother.
Tolérances d'usinage CNC - Éléments à considérer
Le tolérancement consiste à incorporer des spécifications dans une dimension lors de la conception d'une pièce.. Voici les conseils clés à prendre en compte lors du réglage des tolérances pour l'usinage CNC:
Les tolérances essentielles doivent être priorisées
La tolérance est un aspect essentiel du design. Cependant, toutes les fonctionnalités ne doivent pas être tolérées. Pour économiser du temps et de l'argent, appliquer des tolérances uniquement à ces fonctionnalités, qui influencent d’autres composants.
N'utilisez pas de tolérances petites/serrées
Une tolérance excessive peut entraîner une augmentation de la quantité de ferraille produite. Ils nécessitent un jaugeage spécial, plus de serrage, et temps de coupe plus long que les coupes conventionnelles. Tous ces facteurs entraînent des frais généraux plus élevés.
Traiter les propriétés des matériaux
Le matériau utilisé a une grande influence sur les tolérances d'usinage réalisables. C’est pourquoi il est parfois impossible d’atteindre les tolérances spécifiques données – cela dépend du matériau. Par exemple, certains matériaux peuvent être flexibles, surtout lorsqu'il est usiné et, donc, il devient difficile d'atteindre le niveau de tolérance requis.
Normes de tolérance d'usinage CNC
L'usinage CNC comprend plusieurs processus. Tous ces processus ont des tolérances différentes en raison de l'utilisation d'outils de coupe différents.
Tableau: Tolérances courantes des processus d'usinage CNC
| Processus | Normes de tolérance |
| Routeur CNC | ± 0.13 mm(0.005'') |
| Gravure CNC | ± 0.13 mm(0.005'') |
| Usinage de vis | ± 0.13 mm(0.005'') |
| Fraisage CNC (3-axe) | ± 0.13 mm(0.005 pouces) |
| Fraisage CNC (5-axe) | ± 0.13 mm(0.005 pouces) |
| Tour | ± 0.13 mm(0.005 pouces) |
| Découpe de règles en acier | ± 0.381 mm(0.015 pouces) |
| Routeur (Outils de coupe de joints) | ± 0.762 mm(0.030 pouces) |
| Tolérances de coupe des rails | ± 0.762 mm(0.030 pouces) |
| Finition de surface | 125 RA |
Cotation géométrique et tolérancement (DG&T)
Cotation géométrique et tolérancement (DG&T) is an advanced system for defining part tolerances and relationships between features. It adheres to the ASME Y14.5 specification and includes:
- True Position: Ensures precise feature placement relative to reference datums, accounting for Maximum Material Condition (MMC) or Least Material Condition (LMC).
- Flatness: Controls surface parallelism to prevent warping, especially in thin-walled or plastic parts.
- Cylindricity: Guarantees roundness of holes or turned features, preventing oblong shapes.
- Concentricity: Ensures alignment between coaxial features, such as holes and counterbores.
- Perpendicularity: Maintains squareness between horizontal and vertical surfaces or turned features.
DG&T provides a higher level of control and quality assurance but requires detailed documentation during the design phase.
Facteurs influençant les tolérances dans l'usinage CNC
Normalement, les produits sont fabriqués selon des limites de tolérance standard, sauf lorsque le client a fixé des limites personnalisées. Il existe plusieurs raisons d'autoriser des tolérances dans la fabrication.
Propriétés des matériaux
Le choix des matériaux affecte directement la tolérance réalisable. Ces caractéristiques peuvent inclure; abrasivité, dureté du matériau, et résistance à la chaleur.
- Abrasivité: Les fraises CNC sont sensibles aux matériaux grossiers. De tels matériaux entraînent une dégradation plus rapide des outils. De plus, ils rendent difficile l'atteinte de tolérances très serrées.
- Dureté: Il est souvent difficile d’usiner des matériaux moins denses avec une grande précision. Ses dimensions peuvent varier lors de la découpe et c'est pourquoi il est recommandé de rester patient lorsqu'il s'agit de produits plus souples/flexibles..
- Stabilité thermique: Les matériaux non métalliques ont tendance à se déformer pendant les processus d'usinage en raison de la chaleur., produits au cours des processus.
Choix des processus d'usinage CNC
Les sélectionnés processus d'usinage affecte les tolérances étant donné les différences dans les caractéristiques de surface et la rugosité. Chaque technique d'usinage CNC comme le tournage, fraisage, et le meulage offre des atouts et des défis uniques. En outre, diverses machines CNC à axes multiples peuvent avoir des tolérances de base différentes. La connaissance de ces capacités signifie que les tolérances requises seront atteintes, en particulier lorsque les conceptions ont des tolérances spécifiées de près.
Effets de finition de surface
Les processus ultérieurs tels que la peinture et l'anodisation peuvent influencer les dimensions de la pièce.. Ces traitements de surface peuvent placer les pièces usinées au-delà des niveaux de tolérance normalement souhaités pour de telles pièces.. Donc, il est crucial de choisir le bon procédé de finition pour réduire les distorsions.
Outils de coupe CNC
Les types d'outils de coupe utilisés dans l'usinage CNC ont également un impact sur les tolérances.. Des outils précis, correctement dimensionné et enduit, et aiguisés offrent une précision améliorée.
Considérations budgétaires
Les outils et le matériel doivent être choisis en fonction du budget d’un projet. Des tolérances réduites signifient plus de temps et d'outils spécialisés, ce qui augmente considérablement les coûts.. L'acquisition d'outils de haute qualité garantit que les pièces produites ont la tolérance nécessaire et une finition uniforme.
Expertise du machiniste
La compétence et l’expérience du machiniste sont primordiales dans la détermination des tolérances. Un opérateur expert peut choisir les outils appropriés pour la coupe, configurer les facteurs d'usinage corrects, et garantir que le processus répond aux caractéristiques nécessaires.
Industries nécessitant des tolérances CNC de précision
| Industrie des applications | Produits et pièces |
| Secteur Médical | Instruments chirurgicaux, implants, prothèses |
| Aérospatial | Composants d'avion, pièces de moteur, train d'atterrissage |
| Automobile | Composants du moteur, pièces de transmission, capteurs |
| Défense et militaire | Armes à feu, équipement tactique, pièces de véhicules |
| Électronique | Cartes de circuits imprimés, logements, connecteurs |
| Horlogerie et Joaillerie | Composants de montre, montures de bijoux fins |
| Pétrole et Gaz | Forets, vannes, raccords de canalisation |
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