So erreichen und halten Sie Toleranzen unter 25 Mikrometer

 

Bei der Bearbeitung bezieht sich Toleranz auf die zulässige Variation eines Parameters innerhalb eines bestimmten Bereichs. Dieser Parameter kann verschiedene messbare physikalische Eigenschaften wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Lärmpegel, Stress, Sonneneinstrahlung und Geschwindigkeit sowie physikalische Dimensionen wie räumliche Messungen umfassen.

 

Toleranzen definieren den akzeptablen Bereich der tatsächlichen Parameterwerte. Im Ingenieurwesen können Toleranzen als Kontrollgrenzen für Fehler angesehen werden. Toleranzen haben typischerweise eine Obergrenze, die als maximale Grenzgröße bezeichnet wird, und eine untere Grenze, die als minimale Grenzgröße bezeichnet wird.

 

 

CNC-Bearbeitungstoleranzen

 

Der Begriff „Toleranz“ in der CNC-Bearbeitung hat zwei Interpretationen: Die eine bezieht sich auf die Toleranzen von CNC-Maschinen und die andere auf Konstruktionstoleranzen bei der CNC-Bearbeitung.

 

CNC-Maschinentoleranzen geben den Grad der Maßgenauigkeit an, den eine Maschine bei der Bearbeitung von Teilen erreichen kann. Die Präzision der CNC-Bearbeitung ist extrem hoch. Einige Maschinen erreichen eine Fertigungsgenauigkeit von ±{{0}},0025 mm, was etwa einem Viertel der Dicke eines menschlichen Haares entspricht. Allerdings haben verschiedene Maschinen unterschiedliche Toleranzen, die typischerweise vom Maschinenhersteller festgelegt werden. Eine auf dem Markt häufig verwendete durchschnittliche Toleranz beträgt 0,02 mm. CNC-Bearbeitungsdienstleister informieren Kunden auch über die Toleranzen ihrer verfügbaren CNC-Maschinen.

 

 

Konstruktions- und Bearbeitungstoleranzen

 

In Konstruktions- und Bearbeitungskontexten beziehen sich Toleranzen auf den zulässigen Variationsbereich der Teileabmessungen. Solange das Teil in diesen Bereich fällt, kann es alle funktionalen Anforderungen erfüllen. In diesem Szenario werden die Toleranzen vom Teilekonstrukteur auf Grundlage der Funktionalität, Passform und Form des Teils festgelegt. Konstruktions- und Bearbeitungstoleranzen sind entscheidend für die Passung und Montage von Teilen. Beispielsweise sind die Toleranzanforderungen an die Komponenten eines Elektromotors deutlich strenger als bei einem einfachen Türgriff. Denn die zahlreichen und komplexen Teile eines Motors müssen exakt zusammenpassen. Normalerweise werden die entsprechenden Toleranzangaben neben den entsprechenden Abmessungen des Teils angezeigt.

 

Durch das Verständnis und die Umsetzung der richtigen Toleranzen können Hersteller die Qualität und Funktionalität bearbeiteter Komponenten verbessern und so eine erfolgreiche Montage und einen erfolgreichen Betrieb in verschiedenen Anwendungen gewährleisten.

 

Das Erreichen von Toleranzen zwischen 25 und 50 Mikrometern ist relativ einfach. Kommt es jedoch durch den Werkzeugverschleiß zu Veränderungen der Werkstückoberfläche, kann es sein, dass Toleranzgrenzen überschritten werden, noch bevor das Werkzeug verschleißt. Dies wirft die Frage auf, wie diese Toleranzen bei größeren Produktionsläufen eingehalten werden können.

 

Toleranzen unter 25 Mikrometern stellen größere Herausforderungen dar, da viele Bearbeitungsprozesse darauf abzielen, strengere Toleranzen zwischen 5 und 12 Mikrometern einzuhalten. Diese engeren Toleranzen sind in der Massenfertigung noch schwieriger zu erreichen. Hier sind einige Tipps für den Umgang damit:

 

 

 

Nutzen Sie 80 % des Toleranzbandes

 

Aufgrund der engen Toleranzen sind während der Produktion Größenanpassungen erforderlich. Wenn die Werkzeuge verschleißen, kann sich die bearbeitete Oberfläche ausdehnen (Außenfläche) oder schrumpfen (Innenfläche). Je strenger die Toleranz, desto mehr Größenanpassungen sind erforderlich.

 

Eine wichtige Faustregel besteht darin, den Durchschnittswert des Toleranzbands als Standard zu verwenden, wenn zunächst Größen bestimmt und Anpassungen im Zusammenhang mit dem Werkzeugverschleiß vorgenommen werden. Durch die Verwendung des Durchschnittswertes nutzen Sie effektiv nur die Hälfte des Toleranzbandes aus.Alle relevanten Abmessungen der bearbeiteten Teile liegen am höchsten Punkt der Außenfläche bzw. am tiefsten Punkt der Innenfläche. Da die Toleranzen sehr eng sind, müssen Bediener möglicherweise Größenanpassungen vornehmen, nachdem sie nur wenige Teile bearbeitet haben.

 

Wenn Ihre Abmessungen nahe am unteren oder oberen Ende des Toleranzbands liegen (abhängig von der Außen- oder Innenfläche), können Sie die Zeit zwischen den erforderlichen Anpassungen verlängern. Ich empfehle, die Zielgröße auf etwa 10 % der Toleranzgrenze festzulegen. Dieser Ansatz kann die Zeit zwischen Größenanpassungen effektiv verdoppeln.

 

 

Minimieren Sie die Auswirkungen thermischer Schwankungen

 

Dieser Punkt ist insbesondere für Drehzentren relevant, betrifft aber auch Bearbeitungszentren. Wenn sich die Maschine erwärmt, können sich ihre Komponenten verlängern. Wenn die Maschine stillsteht, ziehen sich diese Komponenten zusammen. Änderungen in der Bauteilgröße können zu Abweichungen in den Bearbeitungsmaßen führen. Bei Einhaltung strenger Toleranzen können thermisch bedingte Veränderungen erhebliche Probleme verursachen. Beispielsweise kann es bei bestimmten Drehzentren zu einer Verkürzung des Außendurchmessers von bis zu 25 Mikrometern kommen, wenn die Komponenten Betriebstemperatur erreichen.

 

Eine gängige Methode zur Reduzierung von Temperaturschwankungen besteht darin, ein Vorheizprogramm auszuführen, wenn die Maschine zum ersten Mal eingeschaltet wird und wenn sie länger als ein paar Minuten im Leerlauf bleibt. Dies kann bedeuten, dass das Programm ohne Rohstoffe ausgeführt wird.

 

Die thermischen Eigenschaften variieren je nach Maschinenhersteller, wobei einige Maschinen eine deutlich bessere Leistung erbringen als andere. Wenn Ihre Maschine strenge Toleranzen einhalten muss, sollte dies ein entscheidender Gesichtspunkt beim Kauf neuer Geräte sein.

 

 

Berücksichtigen Sie die Auswirkungen von links- oder rechtshändigen Werkzeugen

 

Die Wahl der Werkzeuge hat Einfluss auf die Lebensdauer der Maschine. Dies ist besonders wichtig für die meisten groben Bearbeitungsvorgänge, bei denen die Art des verwendeten Werkzeugs Kräfte auf das Maschinenbett überträgt. Bei den meisten Schrägbett-Drehzentren bedeutet dies, dass linksseitige Werkzeuge verwendet werden und die Spindel in die entgegengesetzte Richtung läuft (M04).

 

Die Verwendung von rechten Werkzeugen auf solchen Maschinen führt dazu, dass sich die Spindel vorwärts dreht (M03) und das Schneidwerkzeug aufgrund der Scherwirkung des Bearbeitungsvorgangs aus seiner Stützrichtung wegzieht.

 

Dadurch wird häufig der Revolver vom Querschlitten und der Querschlitten vom Bett weggezogen, was eine erhebliche Belastung für die beweglichen Teile der Maschine darstellt und zu beschleunigtem Verschleiß führt. Während Maschinen die Toleranzen zunächst problemlos einhalten können, wird dies mit der Zeit immer schwieriger oder unmöglich.

 

Durch die Befolgung dieser Strategien können Hersteller Toleranzen unter 25 μm besser erreichen und einhalten und so die Produktionsqualität und -effizienz verbessern.