Tolerancias en el mecanizado CNC

Este artículo resume todas las tolerancias utilizadas en el mecanizado CNC, así como algunos consejos de tolerancias a tener en cuenta al diseñar una pieza.

Las tolerancias en el mecanizado CNC se definen como el rango aceptable en el que un parámetro puede desviarse de su valor previsto. Un parámetro puede ser una propiedad física medible, como la temperatura, la humedad, los niveles de ruido, la tensión, la irradiación solar y la velocidad, o una dimensión física, por ejemplo, la definición del espacio.

Especifica los límites de variación admisibles antes de que un valor se considere fuera de lugar. En ingeniería, la tolerancia puede considerarse como el grado de error admisible. Las tolerancias suelen tener un límite superior, que es la máxima desviación positiva permitida, y un límite inferior, que es la máxima desviación negativa permitida.

Tolerancias utilizadas en el mecanizado CNC

El término tolerancia se utiliza en dos contextos diferentes en relación con el mecanizado CNC: en términos de máquinas CNC y en términos de diseño para el mecanizado CNC.

La tolerancia en el contexto de las máquinas CNC es el grado de precisión dimensional que una máquina puede alcanzar al mecanizar una pieza. Las máquinas CNC son muy precisas y algunas pueden producir piezas con una exactitud de ± 0,0025 mm. Esto es el tamaño de un cuarto de cabello humano.

Sin embargo, las tolerancias de las distintas máquinas CNC varían y suelen estar especificadas por el fabricante; por ejemplo, 0,02 mm es una tolerancia media típica. Los proveedores de servicios de mecanizado CNC también especifican la tolerancia de sus máquinas a los clientes.

En el diseño y la fabricación, la tolerancia es el rango aceptable de variación de las dimensiones de una pieza, que seguirá permitiendo la plena funcionalidad de la misma. Las tolerancias las determina el diseñador y se basan en la función, el ajuste y la forma de la pieza. Son especialmente cruciales para los componentes que se acoplan o interfieren con otros componentes.

Por ejemplo, las piezas de un motor eléctrico deben tener una tolerancia mayor que las de un tirador de puerta. Esto se debe a que la primera tiene muchas características que se acoplan con otros componentes. Una tolerancia se representa mediante una llamada numérica escrita junto a la dimensión a la que se aplica.

Existen diferentes tipos de tolerancia, como las tolerancias límite, las tolerancias unilaterales, las tolerancias bilaterales y un sistema de tolerancias conocido como dimensionamiento y tolerancia geométrica (GD&T).

Tolerancias límite

Las tolerancias límite son valores bidimensionales que especifican el rango aceptable de una dimensión. El límite superior especifica la dimensión máxima aceptable, mientras que el límite inferior especifica la dimensión mínima aceptable. Cualquier valor entre estos dos es aceptable. 0,55 – 0,65 mm es un ejemplo de tolerancia límite, con 0,55 mm como límite superior y 0,65 como límite inferior.

Limit tolerances for a shaft and a hole
Tolerancias límite para un eje y un agujero

Tolerancias unilaterales

Una tolerancia unilateral es aquella en la que sólo se permite una dirección de variación de la dimensión especificada. El sentido puede ser positivo o negativo (suma o resta del valor especificado). Un ejemplo de tolerancia unilateral es 1,5 mm +.000/-.005.

Esto significa que la dimensión puede desviarse hasta 1,505 mm, pero no puede ser inferior al valor original especificado de 1,5 mm.

Unilateral tolerances
Unilateral tolerances

Tolerancia bilateral

Las tolerancias bilaterales para el mecanizado CNC son simétricas en torno a la dimensión base. Esto significa que los límites superior e inferior se desvían de la dimensión base en el mismo valor. A diferencia de las tolerancias unilaterales, la desviación en las tolerancias bilaterales se produce tanto en sentido positivo como negativo.

Dimensionamiento y Tolerancia Geométrica (GD&T por sus siglas en inglés)

GD&T es un sistema superior y más difícil que el de acotación y tolerancia estándar (SD&T por sus siglas en inglés). No sólo proporciona la dimensión y la tolerancia de una pieza, sino que también especifica la característica geométrica exacta de la pieza a la que se aplica la tolerancia.

Mientras que SD&T cubre la forma, GD&T va más allá para cubrir también las características geométricas como la planitud, la posición verdadera y la concentricidad.

GD&T System
Sistema GD&T

Consejos sobre tolerancias para el mecanizado CNC

El tolerado es el proceso de añadir tolerancias a las dimensiones cuando se diseña una pieza. Los siguientes son consejos importantes que hay que tener en cuenta al tolerar para el mecanizado CNC:

  • Las tolerancias son muy importantes para su diseño. Sin embargo, no es necesario tolerar todas las características de una pieza. Para ahorrar tiempo y costes de mecanizado, aplique la tolerancia sólo a las características cruciales, como las que se acoplan o interfieren con otras piezas.
  • Evite las tolerancias innecesarias. Las tolerancias estrictas suelen provocar un aumento de las piezas inútiles, herramientas de medición especiales, fijaciones adicionales y ciclos más largos. Todo ello conlleva un aumento de los costes de mecanizado.
  • Normalmente, a la hora de tolerar también hay que tener en cuenta la capacidad de tolerancia de las máquinas CNC que van a mecanizar su pieza. Pero cuando pide sus piezas a Xometry, no tiene que prestar atención a esto porque tenemos más de 5000 máquinas CNC en nuestra red, lo que hace posible encontrar una máquina adecuada para su proyecto que mantenga la tolerancia que necesitas.
  • Tenga en cuenta las peculiaridades del material. La dificultad de mecanizar una pieza con una tolerancia determinada depende en gran medida del material del que esté hecha la pieza. Como resultado de la flexión del material durante el mecanizado, los materiales blandos hacen más difícil mantener una tolerancia específica.

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