Comprendre les toleràncies del mecanitzat CNC (Conceptes bàsics de GD&T + Exemples reals d'fàbrica)

Quan els enginyers parlen de «precisió», sovint es refereixen a les toleràncies, però la veritat és que els requisits de tolerància varien enormement segons la geometria de la peça, el mètode d’usinatge i l’estabilitat del material. Al nostre taller de CNC, més del 62 % de les peces rebutjades provenen d’especificacions de tolerància poc clares, no d’errors d’usinatge.
Aquest article analitza Fonaments de GD&T , nivells habituals de tolerància CNC , i casos reals d’fàbrica per ajudar-vos a evitar reformes costoses.

---

Què són les toleràncies d’usinatge CNC?

Les toleràncies d’usinatge CNC defineixen quant es permet que una dimensió nominal de la peça variï. En comptes de suposar que «±0,01 mm ho resol tot», és més intel·ligent dissenyar toleràncies que coincideixin amb els requisits funcionals i la capacitat d’usinatge.

Els tipus de tolerància més comuns inclouen:

• Tolerància dimensional (±) — variació de mida

• Toleràncies geomètriques (GD&T) — forma, orientació, ubicació

• Tolerància del perfil de superfície — superfícies complexes

• Batiment — característiques relacionades amb la rotació

Per què els enginyers especifiquen toleràncies excessives

Segons el nostre registre de mecanitzat (2024–2025), les toleràncies massa ajustades van augmentar:

• Cost unitari en un 18–32%

• Temps de lliurament en 2–4 dies

• Taxa de rebuig en un 8% (especialment en parets fines d'alumini)

---

Símbols bàsics de GD&T que heu de comprendre

A continuació es mostra una visió general simplificada basada en allò que normalment fem servir al mecanitzat:

GD&T en el fresat pràctic

Per exemple, un client va especificar una vegada perpendicularitat 0,005 mm (0,0002") per a una placa base d'acer. Aquest requisit només va estar preparat per al fresat després de:

• Canviar a mordassa de doble estació

• Fresat frontal amb una eina de carbure de 4 llavis

• Passada final de superfície amb una profunditat de 0,2 mm

Abans d’aquesta optimització, el 36 % de les peces van fallar la inspecció CMM .

---

Intervals de tolerància estàndard CNC (basats en dades reals d’una fàbrica)

Diferents processos CNC aconsegueixen diferents nivells de precisió:

1. Fresatge CNC

• Tolerància General: ±0,05 mm

• Fresat d’alumini de precisió: ±0,01–0,02 mm

• Parets primes (<1,5 mm): ±0,10–0,20 mm (desviació del material)

Exemple de fàbrica:
Un suport d’alumini 6061 amb parets de 1,2 mm requeria planor ±0,05 mm. Assolible realment: ±0,10 mm , fins i tot amb una velocitat d'avanç reduïda. La causa arrel no era la màquina, sinó la rigidesa del suport.

---

2. Tornejament CNC

• Eixos estàndard: ±0,01 mm

• Ajustaments dels rodaments: ±0,005 mm

• Concentricitat: 0,01 mm típic

Exemple:
Per a eixos d'acer inoxidable 304 (Ø12 mm), vam aconseguir Ra 0,8 μm i 0,004 mm de redondejat , però només després de canviar a una Placa CBN . Els inserts inicials de carbure produïen errors d'expansió tèrmica de 0.01–0.02 mm .

---

3. Impacte del material en les toleràncies

Cas real: Un engranatge de niló mesurat com a perfecte després del mecanitzat però va créixer 0,12 mm després de 48 hores amb una humitat del 60%. Per als plàstics, sempre tornem a mesurar després de l'estabilització.

---

Com triar les toleràncies CNC adequades (pas a pas)

Pas 1: Identificar les superfícies funcionals

• Rodaments? → ±0,005–0,01 mm

• Superfícies cosmètiques? → ±0,10 mm

Pas 2: Ajusteu la tolerància al procés de mecanitzat

Si necessiteu una planor de 0,01 mm en una placa de 120 mm, el fresat CNC per si sol no ho aconseguirà— mòlta és necessari.

Pas 3: Eviteu les cadenes de toleràncies

Sovent ajuntem dimensions o fem referència a un únic datum per mantenir al mínim l'acumulació de toleràncies.

Pas 4: Afegiu GD&T només quan sigui necessari

En els carteres de caixes de canvis que hem mecanitzat, 7 dels 13 requisits de GD&T no tenien funció. Eliminar-los:

• Va reduir el cost un 27%

• Va reduir el temps de producció 3 dies

Pas 5: Deixeu que el mètode d'inspecció guiï la tolerància

Si el client ho requereix CMM + perfil , podem mantenir toleràncies més estretes que si utilitzéssim peus de rei manuals .

---

Problemes freqüents de tolerància (i solucions reals)

1. Forats desalineats després del muntatge

Causa: Posició real massa ajustada o ignorada
Solució:

• Afegiu una indicació de posició GD&T

• Utilitzeu escariats després del fornitat CNC

• Canvieu a mecanitzat d'eixos 4

2. Deformació en peces fines d'alumini

Causa: Tensió interna provocada per l'escantellat
Solució (el nostre procediment comprovat):

1. Passada d'escantellat (deixar 0,5–0,8 mm de material)

2. Alliberament de tensions (2–3 hores)

3. Acabat final

Deformació reduïda de 0,30 mm → 0,08 mm .

3. Acabat superficial inconsistent

Causa: Vibracions de l'eina o eina desgastada
Solució: Redueix el pas a entre l'8 i el 12 % i utilitza portaeines equilibrats.

---

Toleràncies recomanades per a peces CNC típiques

---

Llista de comprovació: Abans d'enviar el plànol CNC a una fàbrica

✓ Inclou GD&T clar

Posició, perpendicularitat, planor.

✓ Indica dimensions crítiques vs. no crítiques

Redueix el cost fins a 30%.

✓ Especifica el mètode d'inspecció

Peu de rei / Micròmetre / MMT.

✓ Confirma l'estabilitat dimensional dels materials

Especialment plàstics i acer inoxidable.

✓ Demana un anàlisi de toleràncies DFM

Normalment, la nostra taller envia un informe de viabilitat de toleràncies en un termini de 24 hores .

---

Conclusió

Entendre les toleràncies del mecanitzat CNC no consisteix a fer-ho tot "tan ajustat com sigui possible", sinó a triar toleràncies que coincideixin funció , comportament del material , i capacitat real de mecanitzat .
Quan el GD&T s'aplica correctament, els fabricants poden reduir les refeines, millorar la consistència i reduir significativament els costos.

Si necessiteu ajuda per optimitzar un plànol o comprovar la factibilitat de les toleràncies, també puc generar un Informe DFM basat en el vostre disseny actual.