راهنمای تلرانس های ماشینکاری cnc

تلرانس های ماشینکاری CNC

ماشینکاری سی ان سی به استفاده از برنامه نویسی رایانه ای و دستگاه های الکترومکانیکی برای خودکار کردن ماشینکاری قطعات فلزی (و غیر فلزات) در صورت نیاز اشاره دارد. یک دستگاه CNC تمام عملیات را بر روی قطعه کار بر اساس برنامه انجام می دهد تا محصول نهایی را به ما بدهد.

همیشه تنوع وجود دارد:

در حالی که خدمات ماشینکاری CNC در مورد ابعاد محصول بسیار دقیق هستند، اما کامل نیستند. اندازه‌گیری‌های نهایی بین هر دو قطعه که با استفاده از فرآیند ساخت یکسان انجام می‌شوند، حتی در یک دستگاه CNC یکسان، همیشه به مقدار کمی کاهش می‌یابند. بدون توجه به اینکه کدام دستگاه CNC را انتخاب می کنیم، ایجاد قطعات یکسان با ابعاد دقیق یکسان غیرممکن است.

این تفاوت در اندازه گیری های نهایی بین دو قطعه ساخته شده از یک دستگاه با تنظیم یک حد تلرانس استاندارد به حساب می آید. حد تلرانس حداکثر اختلاف مجاز بین ابعاد متناظر دو قسمت را تعیین می کند.

برای ماشینکاری CNC، حد تحمل استاندارد در حدود +/-.005” اینچ (0.127 میلی متر) تنظیم شده است. برای مرجع، ضخامت موی انسان 0.002 اینچ (0.05 میلی متر) است.

حد تلرانس استاندارد تعداد کمی است و در بیشتر موارد، چنین تفاوت کوچکی بین دو قسمت که عملکرد یکسانی را انجام می دهند ممکن است حتی مهم نباشد. برای موارد باقیمانده که تغییرات ابعاد کوچک می‌تواند بر عملکرد قطعه تأثیر بگذارد، می‌توان تلرانس‌های سخت‌تری را حفظ کرد.

تلرانس های رایج در ماشینکاری CNC

تلرانس های مهندسی یک نیاز ضروری در هنگام تعریف اندازه گیری محصول است. مگر اینکه مشتری تلرانس خاصی را مشخص کند، قطعات معمولاً طبق درجه تلرانس عمومی ساخته می شوند.

بنابراین، به نفع طراح است که قبل از تحویل دادن آن برای ماشینکاری CNC، تلرانس قطعات را برای ویژگی های مناسب تعریف کند. این امر رضایت مشتری را تضمین می کند و هزینه های ابزار مجدد را برای کارگاه ماشین آلات کاهش می دهد.

منظور ما از ویژگی های مناسب این است که برای هر بعد لازم نیست که تلرانس را تعریف کنیم. این در واقع یک اثر نسبتاً معکوس دارد زیرا افزودن الزامات به هر بخش، اندازه گیری بسیار پرهزینه ای را به همراه خواهد داشت.

ما معمولاً آن را فقط برای ویژگی هایی در یک قطعه تعریف می کنیم که با قسمت های دیگر جفت می شود. هنگامی که ما این کار را انجام می دهیم، اطمینان حاصل می شود که اجزا به خوبی در یک مجموعه قرار می گیرند و همانطور که انتظار می رود کار می کنند.

انواع مختلف تلرانس های قابل اعمال برای قطعات ماشینکاری شده عبارتند از:

تلرانس های عمومی:

تلرانس های عمومی ممکن است برای اندازه گیری های خطی یا زاویه ای و همچنین برای پخ ها یا سایر قطعات گرد تعریف شوند. این تلرانس ها، تلرانس های استاندارد را برای 4 کلاس مختلف بر اساس محدوده آنها برای یک بعد قطعه مشخص می کنند.

این کلاس‌ها در نموداری مرتب شده‌اند که محدودیت‌های مختلف تحمل را به‌عنوان بسیار درشت (v)، درشت (c)، متوسط ​​(m) و ریز (f) از هم جدا می‌کند.

محدوده برای هر حد تلرانس برای یک براکت بعد خاص بر اساس استانداردهای بین المللی (EN 20286، JIS B 0401، ISO 286، ISO 1829، ISO 2768، ANSI B4.1، ANSI B4.2) است.

تلرانس ها را محدود کنید:

ما تلرانس حد را به عنوان حداقل و حداکثر مقدار مجاز برای یک بعد بیان می کنیم. ابعاد متناظر اجزای ساخته شده برای استفاده در مونتاژ باید بین این دو نقطه قرار گیرد.

به عنوان مثال، اگر حد تحمل برای یک بعد به صورت 12…12.5 میلی متر تعریف شود، مقدار نهایی باید بین این دو مرز قرار گیرد.

تلرانس های یک طرفه:

در تلرانس یک طرفه، محدوده مقادیر را فقط در یک جهت تعریف می کنیم. به عبارت دیگر، ما اجازه انحراف را فقط در یک طرف مقدار اسمی می دهیم.

شافتی به قطر 70 میلی متر را در نظر بگیرید که باید در سوراخی با همان اندازه قرار گیرد. اگر قطر شفت حتی به مقدار کمی از 70 میلی متر بیشتر شود، در سوراخ قرار نمی گیرد.

بنابراین، ما نمی توانیم از شفت های تولید شده با قطر بیشتر از 70 میلی متر استفاده کنیم. این باعث افزایش اتلاف و زمان چرخش می شود.

برای جلوگیری از این امر از تلرانس های یک طرفه برای اینگونه قطعات استفاده می کنیم. اگر بتوانیم حداکثر انحراف 0.05 میلی متر را مجاز کنیم، محدوده تلرانس را برای این شفت 70 +0.00 /-0.05  میلی متر تعیین می کنیم. این محدوده حداکثر و حداقل مقدار مجاز قطر شفت را به ترتیب 70.00 میلی متر و 69.95 میلی متر می دهد.

مزیت استفاده از تلرانس یک طرفه سهولت بازرسی آن است. از آنجایی که ابعاد فقط در یک طرف با ثابت بودن مقدار بالایی متفاوت است، می‌توانیم یک گیج را برای افزایش سرعت و سهولت بازرسی استاندارد کنیم.

تلرانس های دوجانبه:

در تلرانس دوطرفه، اندازه گیری نهایی یک قطعه می تواند در هر دو طرف مقدار اسمی یا پروفیل واقعی متفاوت باشد. به عنوان مثال، تلرانس دوطرفه 30 +0.05/-0.05 میلی متر به حداقل و حداکثر مقدار 30.05 میلی متر و 29.95 میلی متر اشاره دارد که در آن 30 میلی متر مقدار اسمی است.

GD&T

ابعاد هندسی و تحمل (GD&T) یک گام بالاتر از تلرانس ابعاد معمولی است. علاوه بر حصول اطمینان از اینکه مقدار نهایی در محدوده‌های تعریف شده باقی می‌ماند، ویژگی‌های بیشتری از بعد مانند تمرکز، صاف بودن و موقعیت واقعی آن را مشخص می‌کند.

بعد نهایی باید این ویژگی های از پیش تعریف شده را داشته باشد تا بازرسی را پشت سر بگذارد.

در حالی که سایر انواع تلرانس در همه جا رایج هستند، GD&T مخصوصاً برای ماشینکاری CNC مرتبط است. این قطعات اغلب نیازمندی های بسیار بالایی دارند و GD&T امکان اطمینان از دقت ابعادی برای انواع ویژگی ها را فراهم می کند.

اصول تلرانس CNC

اکنون که متوجه شدیم چرا به محدودیت‌های تلرانس و انواع مختلف آن نیاز داریم، بیایید نگاه کنیم که چرا انتخاب حد مناسب مهم است. حد تحمل مناسب عملکرد بی عیب و نقص قطعه را بدون هزینه های غیرضروری بالا تضمین می کند.

با این حال، انتخاب تلرانس سخت‌تر از حد لازم، دارای معایبی است.

بنابراین بیایید ببینیم هنگام انتخاب تلرانس ها چه چیزی باید در نظر گرفته شود.

• هزینه های بالا برای الزامات سخت

به چند دلیل، هدف گذاری برای تلرانس های سخت تر به طور قابل توجهی بر هزینه های ماشین کاری و همچنین زمان چرخش تاثیر می گذارد. محدودیت محدودتر نیاز به زمان و کار بیشتری دارد.

همچنین احتمال افتادن یک قطعه در خارج از محدوده و اسقاط شدن آن را افزایش می دهد. ماشین برای دستیابی به این محدودیت ها نیاز به جک و وسایل مخصوص دارد. در نهایت، تلرانس های بسیار کم به ابزارهای اندازه گیری ویژه برای کنترل کیفیت نیاز دارند.

• انتخاب روش های تولید

تلرانس های تعیین شده توسط طراح دیکته می کند که کدام فرآیندهای تولید برای دستیابی به آنها مناسب تر است. همانطور که تلرانس‌ها ظریف‌تر می‌شوند، ماشین‌های CNC کمتری می‌توانند کار را به طور رضایت‌بخشی انجام دهند، زیرا در قابلیت‌هایشان در مورد دقت تفاوت دارند.

ممکن است این قطعه برای دستیابی به تلرانس های محدود به عملیات بیشتری مانند سنگ زنی و لپ زدن نیاز داشته باشد.

• تحمل ها به مواد بستگی دارد

انتخاب مواد، توانایی فرآیند تولید را برای دستیابی به محدوده تحمل معینی تعیین می کند. تفاوت در خواص مواد می تواند به طور قابل توجهی بر مقادیر نهایی تأثیر بگذارد.

قطعات کار نرم به سختی قابل تعمیر هستند زیرا در تماس با ابزار برش خم می شوند.

از سوی دیگر، یک ماده ساینده می تواند ابزار برش را فرسوده کند و دستیابی به مقدار مطلوب را دشوارتر کند. فنولیک هایی مانند GP 11، GP 03، یا هر لایه شیشه ای نمونه هایی از این مواد هستند.

قرار گرفتن در معرض گرمای اصطکاک در طول عملیات برش می تواند باعث اعوجاج برخی از مواد (به عنوان مثال قطعات پلاستیکی) شود. بنابراین، یک نوع ماده ممکن است در هنگام تلاش برای دستیابی به تلرانس های محدود با فرآیند تولید ناسازگار باشد.

بازرسی:

هرچه تلرانس ها ریزتر باشند، بازرسی آنها سخت تر و وقت گیرتر است. آنها ابزارهای اندازه گیری بهتر و روش های بازرسی را می طلبند. این باعث افزایش هزینه های ساخت قطعه می شود.

به عنوان مثال، علائمی می تواند به دلیل ارتعاش در طول فرآیند ماشینکاری ایجاد شود. ما می توانیم این علائم را به صورت بصری بررسی کنیم، اما برای به دست آوردن اطلاعات مهم مانند طول و عمق این علائم، به تجهیزات بازرسی پیشرفته نیاز داریم. این علائم (مخصوصاً وقتی صحبت از تلرانس‌های ظریف‌تر می‌شود) می‌تواند مخل باشد و باعث ایجاد نویز و لرزش در مجموعه شود.

نتیجه گیری:

 تراشکاری و فرز CNC به دلیل کیفیت و دقت بالایی که می توانند ارائه دهند شناخته شده اند. در عین حال، مهندسان باید هنگام انتخاب الزامات، مراقب چند جنبه مهم باشند و از خواسته‌ها فراتر نروند.

آموزش خود در مورد خواص مواد و در نظر گرفتن محیط کاری پروژه به تصمیم گیری کمک می کند.