Zrozumienie tolerancji w obróbce CNC (podstawy GD&T + przykłady z rzeczywistych fabryk)

Gdy inżynierowie mówią o „precyzji”, często odnoszą się do tolerancji — ale prawda jest taka, że wymagania dotyczące tolerancji różnią się znacznie w zależności od geometrii części, metody obróbki i stabilności materiału. W naszym warsztacie CNC ponad 62% odrzuconych części wynika z niejasnych wytycznych dotyczących tolerancji, a nie błędów obróbczych.
W tym artykule znajdziesz Podstawy GD&T , typowe poziomy tolerancji CNC , oraz przypadki z rzeczywistych fabryk aby pomóc uniknąć kosztownych poprawek.

---

Czym są tolerancje obróbki CNC?

Tolerancje obróbki CNC określają, jak duża odchyłka jest dopuszczalna względem nominalnego wymiaru elementu. Zamiast zakładać, że „±0,01 mm rozwiązuje wszystko”, lepiej projektować tolerancje odpowiadające wymaganiom funkcjonalnym i możliwościom obróbczym.

Do najczęstszych typów tolerancji należą:

• Dopuszczalne odchyłki wymiarów (±) — zmienność rozmiaru

• Odchyłki geometryczne (GD&T) — kształt, orientacja, położenie

• Dopuszczalna odchyłka profilu powierzchni — złożone powierzchnie

• Wybieg — cechy związane z obrotem

Dlaczego inżynierowie nadmiernie określenia tolerancji

Z naszego dziennika obróbki (2024–2025), zbyt ścisłe tolerancje spowodowały wzrost:

• Kosztu jednostkowego o 18–32%

• Czas realizacji o 2–4 dni krótszy

• Wskaźnik odpadów o 8% niższy (szczególnie w przypadku cienkościennych elementów aluminiowych)

---

Podstawowe symbole GD&T, które musisz znać

Poniżej przedstawiono uproszczony przegląd oparty na tym, co typowo frezujemy:

GD&T w praktycznym obrabianiu

Na przykład klient kiedyś określił prostopadłość 0,005 mm (0,0002") dla stalowej płyty podstawowej. To wymaganie było gotowe do obróbki dopiero po:

• Przejściu na zacisk dwustanowiskowy

• Frezowaniu czołowym narzędziem węglikowym 4-ostrzowym

• Ostatecznym przejściu powierzchniowym przy głębokości 0,2 mm

Przed tą optymalizacją 36% części nie przeszło inspekcji CMM .

---

Standardne zakresy tolerancji CNC (na podstawie rzeczywistych danych z fabryki)

Różne procesy CNC osiągają różne poziomy dokładności:

1. Frezowanie CNC

• Ogólna tolerancja: ±0,05 mm

• Precyzyjne frezowanie aluminium: ±0,01–0,02 mm

• Cienkie ścianki (<1,5 mm): ±0,10–0,20 mm (odkształcenie materiału)

Przykład z fabryki:
Uchwyt aluminiowy 6061 o grubości ścianek 1,2 mm wymagał płaskości ±0,05 mm. Rzeczywiście osiągalna wartość: ±0,10 mm , nawet przy zmniejszonej prędkości posuwu. Główną przyczyną nie była maszyna, ale niedostateczna sztywność oprzyrządowania.

---

2. Tornictwo CNC

• Standardowe wały: ±0,01 mm

• Pasowanie łożyska: ±0.005 mm

• Koncentryczność: 0,01 mm typowe

Przykład:
Dla wałów ze stali nierdzewnej 304 (Ø12 mm) osiągnęliśmy Ra 0.8 μm i 0,004 mm chropowatości , ale dopiero po przejściu na Cbn insert . Początkowe płytki węglikowe powodowały błędy rozszerzenia termicznego wynoszące 0,01–0,02 mm .

---

3. Wpływ materiału na tolerancje

Przypadek rzeczywisty: Koło zębate z nylonu po obróbce miało idealne wymiary, ale powiększyło się 0,12 mm po 48 godzinach w wilgotności 60%. W przypadku tworzyw sztucznych zawsze dokonujemy ponownego pomiaru po ustabilizowaniu się materiału.

---

Jak dobrać odpowiednie tolerancje CNC (krok po kroku)

Krok 1: Zidentyfikuj powierzchnie funkcjonalne

• Łożyska? → ±0,005–0,01 mm

• Powierzchnie estetyczne? → ±0,10 mm

Krok 2: Dostosuj tolerancję do procesu obróbki

Jeśli wymagana jest płaskość 0,01 mm na płycie o długości 120 mm, sam frezowanie CNC nie zapewni tego wyniku — szlifowanie jest wymagane.

Krok 3: Unikaj łańcuchów tolerancji

Często scalamy wymiary lub odnosimy się do jednego układu odniesienia, aby zminimalizować akumulację tolerancji.

Krok 4: Stosuj GD&T tylko tam, gdzie jest to konieczne

W korpusach przekładni, które obrabialiśmy, 7 spośród 13 oznaczeń GD&T nie miało znaczenia funkcjonalnego. Usunięcie ich:

• Zmniejsz koszt o 27%

• Skrócony czas produkcji o 3 dni

Krok 5: Niech metoda kontroli kieruje tolerancją

Jeśli klient wymaga CMM + profil , możemy utrzymać węższe tolerancje niż przy użyciu suwmiarki ręcznej .

---

Typowe problemy z tolerancjami (i rzeczywiste rozwiązania)

1. Otwory nie są współosiowe po montażu

Przyczyna: Pozycja rzeczywista zbyt ciasna lub ignorowana
Naprawa:

• Dodaj oznaczenie pozycji GD&T

• Zastosuj rozwiercanie po wierceniu CNC

• Przejdź na obróbkę 4-osiową

2. Wyginanie cienkich elementów z aluminium

Przyczyna: Napięcia wewnętrzne po fazie przedczyszczenia
Rozwiązanie (nasz sprawdzony proces):

1. Faza przedczyszczenia (pozostaw materiał 0,5–0,8 mm)

2. Usunięcie naprężeń (2–3 godziny)

3. Wykańczanie końcowe

Wyginanie zmniejszone z 0,30 mm → 0,08 mm .

3. Niespójna powierzchnia wykończeniowa

Przyczyna: Drgania narzędzia lub zużyte narzędzie
Naprawa: Zmniejsz przełożenie do 8–12% i używaj zrównoważonych uchwytów narzędzi.

---

Zalecane tolerancje dla typowych części CNC

---

Lista kontrolna: Przed wysłaniem rysunku CNC do fabryki

✓ Dołącz czytelne GD&T

Położenie, prostopadłość, płaskizna.

✓ Wyróżnij wymiary krytyczne i niemające znaczenia

Zmniejsza koszt o maksymalnie 30%.

✓ Określ metodę inspekcji

Suwmiarka / Mikrometr / CMM.

✓ Potwierdź stabilność wymiarową materiałów

Szczególnie plastików i stali nierdzewnej.

✓ Poproś o analizę tolerancji DFM

Nasza pracownia zazwyczaj wysyła raport dotyczący możliwości technologicznych tolerancji w ciągu 24 godziny .

---

Podsumowanie

Zrozumienie tolerancji obróbki CNC nie polega na robieniu wszystkiego „najdokładniej jak się da” — chodzi o wybór tolerancji odpowiadających funkcja , zachowanie materialne , oraz rzeczywistym możliwościom obróbczym .
Gdy GD&T jest poprawnie zastosowane, producenci mogą zmniejszyć liczbę przeróbek, poprawić spójność i znacząco obniżyć koszty.

Jeśli potrzebujesz pomocy w zoptymalizowaniu rysunku lub sprawdzeniu możliwości realizacji tolerancji, mogę również wygenerować Raport DFM na podstawie Twojego aktualnego projektu.