Obróbka CNC pozwala osiągać bardzo wysoką dokładność wymiarową bez konieczności stosowania procesów wykończeniowych takich jak szlifowanie. W praktyce jednak granica możliwości zależy od wielu czynników: rodzaju operacji, materiału, konstrukcji detalu czy jakości parku maszynowego. Właściwe określenie tolerancji już na etapie projektu wpływa nie tylko na funkcjonalność części, lecz także na koszt produkcji i czas realizacji.
Z tego artykułu dowiesz się m.in.:
Tolerancją nazywamy dopuszczalny zakres odchyleń rzeczywistych wymiarów, kształtu lub położenia elementu od wymiarów określonych w projekcie.
System klas dokładności pełni kluczową rolę w komunikacji pomiędzy konstruktorem a technologiem. Dzięki niemu możliwe jest jednoznaczne określenie, jakiej precyzji wymaga dany element oraz jakie procesy produkcyjne będą konieczne do jej osiągnięcia. Bez jasno określonych klas tolerancji projektant ryzykuje zarówno przewymiarowanie kosztów produkcji, jak i niedoszacowanie funkcjonalności detalu.
Klasy tolerancji pozwalają także standaryzować procesy w skali międzynarodowej. Ułatwia to współpracę między firmami, umożliwia porównywanie ofert i pozwala przewidywać koszty oraz ryzyko produkcyjne jeszcze przed rozpoczęciem realizacji zlecenia.
Norma ISO 286 definiuje międzynarodowy system tolerancji wymiarowych. Klasy dokładności obróbki określają dopuszczalne odchyłki wymiarowe w zależności od nominalnego rozmiaru elementu. Im niższa liczba klasy, tym większa dokładność i wyższe wymagania technologiczne:
Frezowanie i toczenie różnią się charakterem procesu skrawania, co bezpośrednio przekłada się na osiągalne tolerancje. Frezowanie to proces przerywany – narzędzie okresowo wchodzi i wychodzi z materiału, co powoduje zmienne siły skrawania i większą podatność na drgania.
Toczenie natomiast jest procesem ciągłym, w którym narzędzie pracuje w stabilnych warunkach kontaktu z materiałem. Dzięki temu możliwe jest osiąganie węższych tolerancji przy mniejszym ryzyku powstawania błędów geometrycznych.
Tolerancje wymiarowe określają dopuszczalne odchyłki od wartości nominalnych, natomiast tolerancje geometryczne opisują kształt, położenie i orientację elementów. W praktyce obie grupy są równie istotne dla poprawnego działania części.
W wielu zastosowaniach to właśnie tolerancje geometryczne (np. współosiowość, płaskość czy prostopadłość) decydują o jakości pracy całego mechanizmu.
Możliwości obróbki CNC zależą w dużej mierze od rodzaju operacji. Każdy proces skrawania ma swoją specyfikę, ograniczenia i optymalne zakresy dokładności. Znajomość tych różnic pozwala projektować części w sposób realistyczny technologicznie i ekonomicznie uzasadniony.
Współczesne centra frezarskie umożliwiają osiąganie wysokiej dokładności frezowania CNC przy jednoczesnym zachowaniu wydajności. Frezowanie CNC w klasie dokładności IT7 jest obecnie standardem w wielu zastosowaniach przemysłowych.
Stabilne mocowanie, odpowiednie strategie obróbki oraz nowoczesne narzędzia skrawające pozwalają utrzymać powtarzalność procesu nawet w produkcji seryjnej.
Toczenie CNC z tolerancją IT6 jest możliwe dzięki wysokiej sztywności procesu oraz stabilności skrawania. W wielu przypadkach toczenie umożliwia osiągnięcie lepszej dokładności niż frezowanie.
Proces ten szczególnie dobrze sprawdza się w produkcji elementów cylindrycznych wymagających współosiowości i powtarzalności.
Otwory należą do najbardziej wymagających elementów pod względem tolerancji. Wiercenie zapewnia dobrą wydajność, jednak uzyskanie bardzo wysokiej dokładności wymusza rozwiercanie lub wytaczanie.
Gwintowanie z kolei wymaga precyzyjnej synchronizacji ruchów maszyny oraz odpowiedniego chłodzenia i smarowania.
Rodzaj materiału znacząco wpływa na przebieg procesu skrawania. Właściwości takie jak przewodność cieplna, twardość czy skłonność do narostu materiałowego determinują osiągalną dokładność:
Precyzja obróbki CNC nie zależy od jednego parametru. Jest raczej efektem współdziałania całego systemu produkcyjnego. Znaczenie ma zarówno park maszynowy, narzędzia i oprzyrządowanie, jak i środowisko pracy oraz doświadczenie technologów. Nawet niewielkie odchylenia w którymkolwiek z tych obszarów mogą znacząco wpłynąć na końcową dokładność detal:
Precyzyjna obróbka nie istnieje bez równie precyzyjnej kontroli jakości. To właśnie pomiary potwierdzają, że proces produkcyjny spełnia wymagania projektowe i normy jakościowe. Nowoczesna kontrola jakości z maszynami współrzędnościowymi pozwala weryfikować nawet bardzo skomplikowane geometrie.
Kontrola jakości jest również elementem budowania powtarzalności produkcji. Dzięki niej możliwe jest szybkie wykrywanie odchyleń i optymalizacja procesu.
Maszyny CMM umożliwiają przeprowadzenie dokładnych pomiarów wymiarów i tolerancji geometrycznych w trzech osiach. Dzięki temu możliwe jest kompleksowe sprawdzenie detalu bez konieczności stosowania wielu różnych przyrządów pomiarowych.
W produkcji CMM stanowią podstawę systemu zapewnienia jakości i dokumentacji pomiarowej.
Okrągłościomierze pozwalają mierzyć odchyłki kształtu elementów obrotowych z bardzo wysoką dokładnością. Są one szczególnie istotne w przypadku elementów współpracujących w układach łożyskowych i przekładniach.
Dokładna kontrola okrągłości wpływa na trwałość i niezawodność całego mechanizmu.
Dzięki optycznym systemom pomiarowym możemy przeprowadzić szybkie i bezkontaktowe pomiary skomplikowanych geometrii. Są one szczególnie przydatne w przypadku cienkościennych i delikatnych elementów.
Mimo dużych możliwości obróbki CNC istnieją sytuacje, w których szlifowanie pozostaje niezbędnym procesem wykańczającym. Dotyczy to przede wszystkim bardzo wąskich tolerancji, wysokich wymagań dotyczących chropowatości powierzchni oraz obróbki materiałów po hartowaniu.
Szlifowanie pozwala osiągnąć poziom precyzji niedostępny dla klasycznego skrawania, jednak wiąże się z dodatkowymi kosztami i wydłużeniem czasu produkcji. Jest ono niezbędne w następujących okolicznościach:
Sprawdź naszą ofertę, zamów bezpłatną wycenę i skontaktuj się z nami, aby omówić Twój projekt.
Jaka jest najlepsza tolerancja bez szlifowania?
Najczęściej IT6–IT7.
Czy można osiągnąć IT6 dla wszystkich wymiarów?
Nie, zależy to od geometrii i materiału.
Jak wpływa wielkość części na osiągalną tolerancję?
Im większy detal, tym większe ryzyko odkształceń i błędów geometrycznych. Dlatego duże elementy zwykle wymagają szerszych tolerancji.
Ile kosztuje obróbka z tolerancją IT6 vs IT8?
Produkcja w klasie IT6 wymaga większej precyzji, czasu i kontroli jakości. W efekcie koszt może być zauważalnie wyższy niż w przypadku IT8.
Czy tolerancja IT7 jest wystarczająca dla połączeń wciskowych?
W wielu zastosowaniach tolerancja IT7 jest wystarczająca dla standardowych pasowań wciskowych. Ostateczny dobór zależy jednak od charakteru obciążenia i warunków pracy elementu.