您是否遇到过某些零件安装不当或质量很低的情况?不准确 CNC零件公差 平均错误不仅代价高昂,而且需要很长时间才能纠正。然而,通过理解和使用正确的公差,这些问题可以得到解决并获得更好的功能和配合。
传统制造零件公差被定义为与理想形状尺寸的可接受偏差。正确的公差可确保零件以正确的方式组装,加快工作速度,减少缺陷数量,并提高最终产品的效率。
在本文中,您将了解各种 CNC加工零件公差 例如影响加工项目的尺寸、几何和表面光洁度公差。
公差是 CNC 加工中允许的尺寸极限。简单来说,它是可接受的尺寸范围 简单来说,它是可接受的尺寸范围。这些规范定义了严格的参数,零件的功能必须按照这些参数进行设计,才能按要求运行并符合设计要求。尺寸、几何形状和表面光洁度的公差对于产品的制造及其应用至关重要。现在,让我们更深入地了解每种类型。
公差分为以下几类:几何公差和尺寸公差。后者涉及长度、宽度、高度和产品直径等特征尺寸的可接受偏差。这些主要是最大值和最小值的形式。换句话说,指定特征的实际测量值应落入的范围。
● 线性尺寸: 这些包括与工件的线性尺寸相关的余量,例如长度和直径。例如,在孔径中,公差为 10mm + 0.05mm 意味着该孔不应小于 10mm,并且可以大到 10.05mm。
● 角度尺寸: 两个表面彼此相对的位置,例如两个表面之间的 90°,公差为 ±0.5°。
● 圆度和圆跳动: 在孔或圆柱表面等应用中,安装和操作需要圆度控制。
因此,在装配过程中,必须有正确的尺寸公差,以与零件和特征的相关性和配合保持一致。严格的尺寸控制意味着部件必须具有所需的功能间隙,而无需进一步调整。
形位公差涉及对零件特征的形状、方向、位置和整体质量的控制。虽然尺寸公差与测量有关,但几何公差的建立是为了控制特征的形状和方向。
形状公差:
这些定义了有关特征形状的可接受的公差。
● 平整度: 当密封表面或连接两个组件时,它将表面定义为与另一个表面共面。
● 直线度: 确定直线可以偏离直线的程度。它对于轴和边等特征很有用。
● 圆: 指定产品的许多圆形或圆柱形部分中正圆的可接受公差。
方向公差:
这些定义了两个特征之间的角度或方向的公差。
● 垂直度: 它有助于检查表面是否垂直于另一个表面。
● 并行度: 通过说明两个表面在整个长度上彼此平行来描述两个点或边缘。
● 角度: 一种几何元素,用于调节两个不相邻或不平行的平面的相对方向。
位置公差:
这些是指特征与参考点或线的允许偏差量。
● 位置公差: 用于定位特征,例如,关于轴或点的孔的中心。这些对于确认组件、组件或零件是否合适是必要的。
● 同心度: 将两个圆形元素的方向定义为同心。
跳动公差:
跳动是旋转零件偏离圆形或直线的量的量度。特别是对于轴或轮等依次旋转的零件来说,孔的同心度至关重要。
表面光洁度公差决定了 CNC 零件的表面质量,并表示纹理、光滑度和粗糙度。这些公差对于需要直接配合或压配合(例如配合和摩擦表面)的零件至关重要。此外,功能要求的外观要求严格的公差,例如磨损或腐蚀的零件。
● Ra(平均粗糙度): Ra 是最常用的表面纹理参数。它被定义为表面轮廓峰谷高度的算术平均值。优选较低的Ra值,因为这意味着表面具有较小的表面粗糙度。
● Rz(轮廓的平均最大高度): Rz 是沿特定长度的最大峰和最小谷之间的绝对差的平均值。它可以更好地了解表面粗糙度。
● Rt(轮廓总高度): Rt是指采样长度内的总高度,代表表面粗糙度的最高峰和最低谷。
更好的表面粗糙度对于减少摩擦和最小化接触表面磨损是有利的。对于需要更好抓握的粘合触点等应用来说,较差的表面粗糙度可能是首选。表面光洁度还会影响零件的腐蚀和疲劳行为。这些对于航空航天和汽车工业等行业都至关重要。
以下是影响 CNC 加工公差的常见参数;
特定零件的材料选择决定了将零件加工到所需公差的难易程度。钢或铝等某些材料比塑料和复合材料等其他材料更容易加工成具有良好公差的有价值的产品。因为它们会随着温度的变化而膨胀或收缩。
数控机床的精度是首要因素。机器的精度越高,可以实现更严格的公差。因此,使用经过一段时间测试和调整的设备非常重要。
随着工具磨损,无法维持所需的公差。因此,必须定期检查和校准工具,因为长时间使用时这些尺寸可能会发生变化。
让我们了解一些主要的 CNC 公差标准;
ISO、ASME 和 DIN 是 CNC 零件的一些公差标准。制造商必须满足某些标准公差。例如,ISO 2768是工业产品的通用公差标准,规定了工程中尺寸和几何比例的公差。
公差等级包括IT0、IT1和IT2,描述了特定精度水平的公差程度。在这三个公差中,IT0 更准确,但无法以合理的成本实现。根据产品的等级,所需的尺寸可以通过特定的公差进行调整。
以下是使用 CNC 加工公差来实现完美零件配合和装配的常见行业;
航空航天零件应满足小公差(在 ±0.002 毫米或更好的范围内)。小偏差是致命的,特别是在涡轮叶片等部件中。
汽车公差取决于特定的零件应用。可以使用具有±0.1毫米的高性能公差的部件,而车身面板等不太费力的部件可以允许稍大的公差。
植入物和手术器械等医疗部件应该具有更高的耐受水平;约±0.01mm。因为它们通常用于执行高度敏感的医疗功能。
在连接器和电路板等电子产品中,配合和接口尺寸通常规定为±0.02mm至±0.1mm的精度公差。
常见示例:
航空航天涡轮叶片要求精度高,尺寸精度高,几何形状达到0.01mm。由于安全性和功能性的差异,汽车车身零件的公差可能为 0.2 毫米。
共同因素包括:
几何形状在严格公差的角色扮演中发挥了重要作用。这就是为什么薄壁零件、深孔或其他小特征难以精确生产的原因。设计人员应避免包含难以加工或容易变形的特征。有趣的是,应用简单、对称的设计可能会产生更稳定的公差。
建议设计师从设计阶段就咨询机械师,帮助他们了解零件是否可以在指定的公差范围内制造。公开考虑制造过程中所需的加工工艺、材料选择和工具等问题有助于解决可制造性设计 (DFM) 问题。此外,它还可以在潜在问题成为重大费用来源之前识别它们。
公差叠加是装配体中每个零部件加在一起的组合公差或累积公差。特别地,当具有单独公差值的不同部件被连接在一起时使用该方法。因为累积的差异很可能会产生偏移和故障。例如,装配中的每个零件可能具有 ±0.1 毫米的公差,但最终结果可能为 ±0.3 毫米或更大。
为了降低叠层公差,设计人员必须关注影响装配工作的关键尺寸。通过采用最坏情况的公差或对关键特征进行选择性更严格的公差控制,可以将影响降至最低。此外,自定位孔或对准销等功能也可以减少组件中的位置误差。
今天的数控机床提供更好的控制和精确的系统,以获得精确或更接近的公差。例如,如果使用单轴,多轴数控机床可以比预期更精确地创建复杂零件。 CNC 软件也做出了同样的贡献。 CAD/CAM 系统等工具可实现仿真和刀具路径生成,以实现所需的公差。
自动化极大地提高了生产中实现更高公差的可能性。机械臂和其他计算机数控机床可最大程度地减少错误,并使操作更加准确,以便重复使用。这些设备包括激光扫描仪和坐标测量机 (CMM)。这些实时提供零件特征尺寸的反馈,以促进在将零件运送到其他工作站进行进一步处理之前确认零件是否在所需公差范围内的通信。
然而,实现严格的公差具有挑战性。由于材料变化、工具或机器退化以及温度等环境因素等问题。复杂的几何形状以及总公差累加到最终配合的多部件装配也可能存在问题。
为了提高 CNC 零件公差精度,制造商可以:
● 使用最佳、维护良好且高效的机械,而不是廉价的本地机械。
● 必须仔细选择相应的测量仪器。
● 选择减少或消除刀具变形的刀具路径和切削策略。
● 实施高科技数控技术以及模拟和优化软件。
● 进行例行质量检查并将响应纳入生产过程。
要找到 CNC 加工的正确公差,请按照下列步骤操作:
● 了解该部件的用途: 考虑您的零件功能和预期用途。某些部分的制造需要更精确的精度。
● 检查设计: 看看零件的设计。它必须在 CAD 文件上保留详细规格。
● 考虑材料: 有些材料的公差比其他材料更严格。因此,请考虑材料特性和功能。
● 了解机器的能力: 切割公差取决于所使用的 CNC 机床,不同的机床提供不同级别的功能。
● 平衡成本和精度: 更严格的公差成本更高。决定你需要什么。
● 测试原型: 构建具有各种公差级别的原型,以确保它们能够正确组装和工作。
总体而言,如果减少变化并简化设计,则可以通过降低制造费用来提高产品性能。为了达到精确的零件规格,需要更精确的机械,并且过程需要更长的时间。此外,可能会浪费更多材料。因此,制造商必须关注关键尺寸,并决定是否需要更严格的公差来提高性能。与此同时,他们需要找到降低制造成本的方法。
如今,数控技术的发展日新月异。因此,预计在不久的将来,容忍度将会更加严格。将自动化、人工智能和机器学习的进步融入生产过程中可以生产出更高价值和更具成本效益的产品。小型化程度不断提高,航空航天和医疗技术等行业正在使用优质材料。这会给CNC精度带来更大的压力。因此,数控精密加工仍然是一个增长和发展的领域。