公差是基于零件形狀、配合和功能的零件尺寸偏差的允許范圍。該術語用于定義組件測量的精確度。它定義了基礎測量允許的變化或偏差量,特別是數控加工零件的尺寸。
為了減少這些偏差,數控加工使用標準公差。除非設計者另有說明,否則塑料零件的公差為+/-.010'',金屬零件的公差為+/-.005''。盡管如此,要求的零件精度越高,其公差就越嚴格(例如+/-.0004英寸)。
一個反復出現的問題是更嚴格的CNC零件公差是否會影響零件的生產和設計。答案是響亮的“是”!對設計和生產的最大影響可能來自嚴格的公差。
更嚴格的公差導致更高的生產成本
公差水平會影響加工周轉時間,而刀具也會影響其成本。這是為什么呢?更嚴格的公差通常更容易導致廢品增加、特殊測量工具和額外夾具的使用。對更嚴格公差的要求也可能會降低加工速度,從而增加生產周期時間。
因此,根據所需的公差水平及其幾何形狀,與實現標準公差水平相比,尋求更嚴格的零件公差可能會使設計和生產成本增加一倍。
更嚴格的公差會增加成本的三種方式
制造零件的更嚴格的公差可能會通過三種主要方式增加生產成本。他們包括;
1.使用專用且昂貴的工具
如果需要專門的工具來達到所需的公差和精度,那么使用這種工具會增加生產成本。
2.進行昂貴的測試
對于具有嚴格公差的CNC零件,需要進行徹底的檢查。無論測試是由人類完成還是自動控制,這都需要更多的時間和工作。有時,由于公差嚴格,必須檢查每個部件,任何不符合規格的部件都必須被拒絕,即使它本來可以使用。因此,這種高分選率和廢品率也會影響零件的價格,使其價格更高。
3.附加流程
更嚴格的CNC零件公差通常需要更多的工藝、設備和工具,從而提高了生產成本。例如,當涉及到金屬所需的表面光潔度時,打磨、珩磨和精煉等二次加工成本高昂,只能在必要時進行。
更嚴格的公差需要對制造工藝進行修改
如果您選擇的公差比行業標準更嚴格,則CNC零件的最佳制造工藝可能會發生變化。原因是生產工藝的選擇可能會影響更嚴格的公差。
例如,使用立式銑床加工孔時可能會采用一組公差,而使用車床鏜孔時可能會采用另一組公差,從而延長了交貨時間。此外,不同軸數的數控機床的基本公差可能會有所不同。
此外,數控機床可以加工的零件類型取決于其公差。在某些情況下,零件需要進一步操作才能達到嚴格的公差。如果您希望產品具有較小或極精細的精加工特征,您可能需要對它們進行多次不同的加工操作。不同的加工程序也會產生不同的表面粗糙度或特性。為了滿足更嚴格的公差標準,可能需要研磨或研磨。
公差的嚴格程度取決于材料
根據材料的不同,使用特定公差制造產品的復雜性可能會有很大差異。由于材料在切割時會彎曲,因此對于熱固性材料和熱塑性塑料等較軟的材料保持設定的公差通常很困難。
給定材料達到的耐受程度取決于其質量。這些特征包括:
熱穩定性:塑料等非金屬通常會遇到熱穩定性問題。這些材料在數控加工過程中隨著熱量的積累而變形,影響零件的公差。
磨蝕性:對于一些碳含量高的CNC加工材料,如碳鋼和鈦,其磨蝕性使其難以在保持精度的同時達到特定的公差。這種困難主要是由于需要更換工具的數量造成的。
硬度:與較軟的材料相比,鋁、不銹鋼、黃銅和銅等較硬的材料更容易按照公差精確加工。原因是,當機床接觸較軟的材料時,更容易改變尺寸。因此,銑削更精致的材料需要耐心。
零件的復雜性和設計
CNC零件設計是控制嚴格公差的最關鍵因素。在設計階段進行調整不僅可以產生一致的嚴格公差,而且還可以提高質量、提高客戶滿意度并降低費用。
公差控制可能會受到零件幾何形狀、總體尺寸和壁厚規格的影響。厚壁在其厚截面內可能經歷不同的收縮率,由于不同截面內的收縮率不同,因此很難保持精確的公差。
更嚴格的公差沖擊零件檢查
驗證更嚴格的公差很困難并且需要更長的時間。原因是需要更好的測量設備和檢測技術。此外,零部件生產成本也會因此上升。
例如,銑削引起的振動可能會導致顫痕。雖然可以目視檢查這些標記,但這需要復雜的檢查工具才能獲得準確的數據,例如標記深度和長度。這些標記可能具有破壞性,導致裝配中產生噪音和振動(特別是在公差更嚴格的情況下)。
僅在必要時選擇
許多人在選擇容差時傾向于過于具體。選擇0.001mm的公差而不是0.01mm可能會導致價格上漲兩到三倍。更嚴格的公差需要更細致的制造和進一步的測試,以保證零件的準確性。
在某些情況下需要更嚴格的公差。然而,零件公差主要應由它們如何協同工作、用途、制造方式以及特征對變化的敏感程度來確定。