公差是基于零件形状、配合和功能的零件尺寸偏差的允许范围。该术语用于定义组件测量的精确度。它定义了基础测量允许的变化或偏差量,特别是数控加工零件的尺寸。
为了减少这些偏差,数控加工使用标准公差。除非设计者另有说明,否则塑料零件的公差为+/-.010'',金属零件的公差为+/-.005''。尽管如此,要求的零件精度越高,其公差就越严格(例如+/-.0004英寸)。
一个反复出现的问题是更严格的CNC零件公差是否会影响零件的生产和设计。答案是响亮的“是”!对设计和生产的最大影响可能来自严格的公差。
更严格的公差导致更高的生产成本
公差水平会影响加工周转时间,而刀具也会影响其成本。这是为什么呢?更严格的公差通常更容易导致废品增加、特殊测量工具和额外夹具的使用。对更严格公差的要求也可能会降低加工速度,从而增加生产周期时间。
因此,根据所需的公差水平及其几何形状,与实现标准公差水平相比,寻求更严格的零件公差可能会使设计和生产成本增加一倍。
更严格的公差会增加成本的三种方式
制造零件的更严格的公差可能会通过三种主要方式增加生产成本。他们包括;
1.使用专用且昂贵的工具
如果需要专门的工具来达到所需的公差和精度,那么使用这种工具会增加生产成本。
2.进行昂贵的测试
对于具有严格公差的CNC零件,需要进行彻底的检查。无论测试是由人类完成还是自动控制,这都需要更多的时间和工作。有时,由于公差严格,必须检查每个部件,任何不符合规格的部件都必须被拒绝,即使它本来可以使用。因此,这种高分选率和废品率也会影响零件的价格,使其价格更高。
3.附加流程
更严格的CNC零件公差通常需要更多的工艺、设备和工具,从而提高了生产成本。例如,当涉及到金属所需的表面光洁度时,打磨、珩磨和精炼等二次加工成本高昂,只能在必要时进行。
更严格的公差需要对制造工艺进行修改
如果您选择的公差比行业标准更严格,则CNC零件的最佳制造工艺可能会发生变化。原因是生产工艺的选择可能会影响更严格的公差。
例如,使用立式铣床加工孔时可能会采用一组公差,而使用车床镗孔时可能会采用另一组公差,从而延长了交货时间。此外,不同轴数的数控机床的基本公差可能会有所不同。
此外,数控机床可以加工的零件类型取决于其公差。在某些情况下,零件需要进一步操作才能达到严格的公差。如果您希望产品具有较小或极精细的精加工特征,您可能需要对它们进行多次不同的加工操作。不同的加工程序也会产生不同的表面粗糙度或特性。为了满足更严格的公差标准,可能需要研磨或研磨。
公差的严格程度取决于材料
根据材料的不同,使用特定公差制造产品的复杂性可能会有很大差异。由于材料在切割时会弯曲,因此对于热固性材料和热塑性塑料等较软的材料保持设定的公差通常很困难。
给定材料达到的耐受程度取决于其质量。这些特征包括:
热稳定性:塑料等非金属通常会遇到热稳定性问题。这些材料在数控加工过程中随着热量的积累而变形,影响零件的公差。
磨蚀性:对于一些碳含量高的CNC加工材料,如碳钢和钛,其磨蚀性使其难以在保持精度的同时达到特定的公差。这种困难主要是由于需要更换工具的数量造成的。
硬度:与较软的材料相比,铝、不锈钢、黄铜和铜等较硬的材料更容易按照公差精确加工。原因是,当机床接触较软的材料时,更容易改变尺寸。因此,铣削更精致的材料需要耐心。
零件的复杂性和设计
CNC零件设计是控制严格公差的最关键因素。在设计阶段进行调整不仅可以产生一致的严格公差,而且还可以提高质量、提高客户满意度并降低费用。
公差控制可能会受到零件几何形状、总体尺寸和壁厚规格的影响。厚壁在其厚截面内可能经历不同的收缩率,由于不同截面内的收缩率不同,因此很难保持精确的公差。
更严格的公差冲击零件检查
验证更严格的公差很困难并且需要更长的时间。原因是需要更好的测量设备和检测技术。此外,零部件生产成本也会因此上升。
例如,铣削引起的振动可能会导致颤痕。虽然可以目视检查这些标记,但这需要复杂的检查工具才能获得准确的数据,例如标记深度和长度。这些标记可能具有破坏性,导致装配中产生噪音和振动(特别是在公差更严格的情况下)。
仅在必要时选择
许多人在选择容差时倾向于过于具体。选择0.001mm的公差而不是0.01mm可能会导致价格上涨两到三倍。更严格的公差需要更细致的制造和进一步的测试,以保证零件的准确性。
在某些情况下需要更严格的公差。然而,零件公差主要应由它们如何协同工作、用途、制造方式以及特征对变化的敏感程度来确定。