Porozumění tolerancím při CNC obrábění (základy GD&T + příklady z reálných továren)

Když inženýři mluví o „přesnosti“, často se odkazují na tolerance – ale pravda je, že požadavky na tolerance se výrazně liší v závislosti na geometrii dílu, metodě obrábění a stabilitě materiálu. Ve naší CNC dílně více než 62 % odmítnutých dílů vychází z nejasných specifikací tolerancí, nikoli z chyb při obrábění.
Tento článek se rozpadá Základy GD&T , běžné úrovně CNC tolerancí , a skutečné případy z výroby abyste se vyhnuli nákladným dodatečným opravám.

---

Co jsou to CNC toleranci?

CNC toleranci definují, jak velká odchylka od jmenovitého rozměru dílu je povolena. Místo toho, abyste předpokládali, že „±0,01 mm vyřeší vše“, je chytřejší navrhovat tolerance odpovídající funkčním požadavkům a možnostem obrábění.

Mezi běžné typy tolerancí patří:

• Rozměrová tolerance (±) — změna rozměrů

• Geometrické tolerance (GD&T) — tvar, orientace, poloha

• Tolerance profilu povrchu — komplexní povrchy

• Mrtvý běh — prvky související s rotací

Proč inženýři nadměrně specifikují tolerance

Podle našeho záznamu o obrábění (2024–2025) vedly příliš úzké tolerance k nárůstu:

• Jednotkových nákladů o 18–32 %

• Dodací doba o 2–4 dny

• Podíl výrobních výřezků o 8 % (zejména u tenkostěnných hliníkových dílů)

---

Základní značky GD&T, které musíte znát

Níže je zjednodušený přehled na základě toho, co běžně obrábíme:

GD&T v praktickém obrábění

Například jednou zákazník uvedl kolmost 0,005 mm (0,0002") tato požadovaná hodnota byla připravena pro obrábění až po:

• Přechodu na dvoustanovišťové stiskátko

• Čelnímu frézování 4-břitým karbidovým nástrojem

• Dokončovacímu frézování povrchu s hloubkou řezu 0,2 mm

Před touto optimalizací 36 % dílů neprošlo kontrolou na CMM .

---

Standardní tolerance CNC (na základě reálných dat z výroby)

Různé CNC procesy dosahují různé úrovně přesnosti:

1. CNC Frézování

• Obecná tolerance: ±0,05 mm

• Přesné frézování hliníku: ±0,01–0,02 mm

• Tenké stěny (<1,5 mm): ±0,10–0,20 mm (průhyb materiálu)

Příklad z výroby:
Hliníkový držák z materiálu 6061 s tloušťkou stěn 1,2 mm vyžadoval rovinnost ±0,05 mm. Skutečně dosažitelná hodnota: ±0,10 mm , i při snížené posuvné rychlosti. Hlavní příčinou nebyl stroj – ale tuhost upnutí.

---

2. CNC Obrábění

• Standardní hřídele: ±0.01 mm

• Uchycení ložiska: ±0.005 mm

• Souosost: 0,01 mm typické

Příklad:
U hřídelí z nerezové oceli 304 (Ø12 mm) jsme dosáhli Ra 0.8 μm a kulatosti 0,004 mm , ale až po přechodu na Cbn vložka . Původní karbidové destičky způsobovaly chyby tepelné roztažnosti 0,01–0,02 mm .

---

3. Vliv materiálu na tolerance

Reálný případ: Nylonové ozubené kolo bylo po opracování v ideálních rozměrech, ale zvětšilo se 0,12 mm po 48 hodinách při 60% vlhkosti. U plastů provádíme měření vždy znovu po ustálení.

---

Jak vybrat správné tolerance CNC (krok za krokem)

Krok 1: Identifikujte funkční plochy

• Ložiska? → ±0,005–0,01 mm

• Estetické plochy? → ±0,10 mm

Krok 2: Přiřaďte toleranci vhodnému obráběcímu procesu

Pokud potřebujete rovinnost 0,01 mm na desce o rozměru 120 mm, samotné frézování CNC toho nedosáhne— brusení je vyžadováno.

Krok 3: Vyhněte se řetězovým tolerancím

Často sloučíme rozměry nebo odkazujeme na jediný datumní bod, abychom minimalizovali sčítání tolerancí.

Krok 4: Použijte GD&T pouze tam, kde je to nezbytné

U skříní převodovek, které jsme opracovali, bylo 7 ze 13 požadavků GD&T nefunkčních. Odstraněním těchto požadavků:

• Snížení nákladů o 27 %

• Snižená doba výroby o 3 dny

Krok 5: Nechte si metodiku inspekce určit tolerance

Pokud to zákazník vyžaduje CMM + profil , můžeme dodržet přísnější tolerance než při použití manuálních posuvných měrek .

---

Běžné problémy s tolerancemi (a skutečná řešení)

1. Díry po sestavení nejsou zarovnané

Příčina: Skutečná poloha příliš přísná nebo ignorovaná
Oprava:

• Přidat volání pozice GD&T

• Použít vyhrubování po CNC vrtání

• Přepnout na obrábění se 4 osami

2. Deformace u tenkých hliníkových dílů

Příčina: Vnitřní pnutí z hrubování
Oprava (náš ověřený pracovní postup):

1. Hrubovací průchod (nechat přídavek 0,5–0,8 mm)

2. Odlehčení pnutí (2–3 hodiny)

3. Finální dokončení

Deformace snížena z 0,30 mm → 0,08 mm .

3. Nerovnoměrný povrchový úprava

Příčina: Vibrace nástroje nebo opotřebovaný nástroj
Oprava: Snížit překrytí na 8–12 % a použít vyvážené upínání nástrojů.

---

Doporučené tolerance pro běžné CNC součásti

---

Kontrolní seznam: Před odesláním výkresu CNC do továrny

✓ Uveďte jasné GD&T

Poloha, kolmost, rovinnost.

✓ Označte kritické a nekritické rozměry

Sníží náklady až o 30%.

✓ Uveďte způsob kontroly

Strouhátko / Mikrometr / CMM.

✓ Potvrďte rozměrovou stabilitu materiálů

Obzvláště u plastů a nerezové oceli.

✓ Požádejte o analýzu tolerance DFM

Náš obchod obvykle zasílá zprávu o proveditelnosti tolerance v rámci 24 hodin .

---

Závěr

Porozumění tolerancím při CNC obrábění není o tom, aby bylo všechno „co nejpřesnější“ – jde o výběr tolerancí, které odpovídají funkce , chování materiálu , a skutečným možnostem obrábění .
Když je GD&T správně aplikováno, výrobci mohou snížit počet dodatečných opracování, zlepšit konzistenci a výrazně ušetřit náklady.

Pokud potřebujete pomoc s optimalizací výkresu nebo kontrolou proveditelnosti tolerance, mohu také vygenerovat Zprávu DFM na základě vašeho současného návrhu.