Tolleranze nella lavorazione CNC: come funzionano e quali richiedere

Se non si indicano alcuna tolleranza, un pezzo lavorato viene prodotto con la tolleranza generale ISO 2768-f per i metalli e ISO 2768-m per le plastiche: su una quota di 25 mm sono ±0,1 mm, lo spessore di due fogli. È sufficiente per nove su dieci pezzi. Il decimo, quello che ha un albero che entra in un cuscinetto o un perno che entra in un foro, ha bisogno di una tolleranza specifica su una quota specifica. E solo lì.

In questa guida spieghiamo come funzionano le tolleranze nel lavorazione CNC di pezzi su misura: cosa viene applicato di default, fino a dove si può affinare, perché una tolleranza stretta rende il pezzo più costoso e come indicare un accoppiamento H7 o g6 nel disegno affinché esca bene alla prima.

Che cos'è una tolleranza dimensionale?

Nessuna macchina produce una quota esatta: un albero di 25 mm esce a 24,98 o a 25,03 a seconda dell'utensile, della temperatura e dell'usura. La tolleranza è l'intervallo all'interno del quale la quota è considerata buona. Si scrive in due modi:

• Con limiti: 25 ±0,05, o 25 +0,02/−0,01. È la forma più chiara per quote singole.
• Con una classe ISO 286: 25 H7, 25 g6. Una lettera indica la posizione dell'intervallo rispetto alla quota nominale (H inizia a zero e va verso l'alto; g rimane sotto) e un numero, la qualità IT, ovvero la larghezza dell'intervallo. Un 25 H7 va da 25,000 a 25,021 mm: 21 micron di margine.

Più il numero IT è basso, più stretto è l'intervallo: IT11 sono 130 µm in Ø25, IT7 sono 21 µm e IT6, 13 µm. Il calcolatore delle tolleranze ISO 286 vi dà i limiti di qualsiasi quota e classe senza dover aprire la norma.

Che tolleranza viene applicata se non si indica nulla?

La norma ISO 2768-1 definisce le tolleranze generali per intervalli di quota. In Proto&Go! applichiamo la classe f (fina) per i metalli e la m (media) per le plastiche, che si muovono di più con la temperatura e l'umidità:

Con questo si coprono le carcasse, i supporti, le placche, gli utensili, i prototipi funzionali e la stragrande maggioranza dei pezzi che non entrano in un altro per accoppiamento. La norma fissa anche tolleranze generali per angoli, raggi e smussi, che sono incluse.

Fino a dove si può affinare nella lavorazione CNC?

Su quote specifiche, indicate nel disegno, arriviamo a IT7 nei metalli (21 µm in Ø25) e a IT11 nelle plastiche. Nel tornio, i diametri esterni ammettono persino IT6, perché il pezzo gira sul proprio asse e l'utensile deve solo mantenere una distanza. I fori di precisione vengono rifiniti o mandrinati; sotto IT6 serve la rettifica, che è un altro processo e un altro prezzo.

Le tolleranze geometriche (planità, parallelismo, perpendicolarità, concentricità) si indicano allo stesso modo e si ottengono soprattutto lavorando le facce correlate nello stesso bloccaggio. Per questo un pezzo con due facce perpendicolari a 0,02 mm esce meglio da un centro a 5 assi, che le fa senza sbloccare.

Perché una tolleranza stretta rende il pezzo più costoso?

Perché cambia il modo in cui viene lavorata quella quota, non solo il modo in cui viene misurata:

1. Passate di finitura più lente, con minore profondità di taglio e utensile nuovo.
2. Misurazione in macchina e fuori: ogni quota IT7 viene verificata con micrometro o con palpatore, pezzo per pezzo.
3. Control de temperatura: l'alluminio si espande di 23 µm per metro e grado; un pezzo da 200 mm varia di 5 µm tra la macchina e la sala di misurazione.
4. Più scarto: un pezzo fuori da una tolleranza di 20 µm viene scartato; fuori da 200 µm, quasi mai.

Il risultato è che una quota con tolleranza IT7 può raddoppiare o triplicare i tempi di tale operazione. Se sono due o tre quote su un pezzo, il costo totale non varia sensibilmente; se invece l'intero pezzo è a ±0,02, il prezzo esplode senza che il pezzo funzioni meglio. È lo stesso criterio che applichiamo in come ridurre il costo di un pezzo lavorato.

Accoppiamenti: come scegliere H7, h6, g6 e l'abbinamento

Un accoppiamento è la relazione tra un foro e un albero che vengono montati. Il sistema abituale è quello foro base: il foro viene sempre realizzato come H7 e si sceglie la classe dell'albero in base a ciò che si desidera:

Il calcolatore degli accoppiamenti albero-foro mostra il gioco o l'interferenza risultante da qualsiasi combinazione. E un consiglio che evita molti problemi: impostate la tolleranza stretta sul pezzo più facile da lavorare. Un albero tornito a h6 è routine; un foro cieco profondo a H6, no.

Tolleranze e finiture: il dettaglio che si dimentica

Le finiture aggiungono o tolgono materiale: l'anodizzazione ingrassa ogni faccia tra 2,5 e 12,5 µm (un diametro, il doppio), la zincatura aggiunge 5 a 15 µm e la verniciatura RAL, 40 a 100 µm. In una quota con tolleranza generale non importa; in un H7 di 21 µm di margine può essere tutto il margine. Se la quota deve essere rispettata dopo la lavorazione, indicatelo nel disegno e verrà lavorata corretta, o verrà mascherata la zona. Avete gli spessori di ogni finitura in finiture superficiali per la lavorazione CNC.

E nella stampa 3D, lamiera e colata?

Ogni processo ha la sua precisione. La stampa 3D MJF lavora con ±0,3 mm fino a 100 mm e ±0,3 % sopra; in lamiera, il contorno tagliato e il pezzo piegato hanno precisioni diverse; in colata sotto vuoto, la tolleranza dipende dal ritiro della resina e dalla geometria. Se dubitate di quale processo soddisfi la tolleranza di cui avete bisogno, la guida di tolleranze per processo di fabbricazione le confronta in una tabella.

Come indicare le tolleranze nell'ordine

1. Caricate lo STEP. Il modello 3D porta la geometria nominale, ma non le tolleranze né le filettature.
2. Aggiungete un PDF assegnato al pezzo con solo le quote funzionali: accoppiamenti, filettature, distanze tra forature che montano con un'altra parte.
3. Scrivete la tolleranza come limiti (±0,02) o come classe (25 H7). Le due valgono.
4. Se una quota deve essere rispettata dopo la finitura, indicatelo.
5. Non impostare una tolleranza generale più stretta nel riquadro «per caso»: aumenterete il costo dell'intero pezzo. L'ISO 2768-f è già stretta.

L'ingegnere che revisiona l'ordine verifica che ogni tolleranza sia raggiungibile con il materiale e il processo e, se una non lo è o non è necessaria, ve lo dice prima della produzione. I pezzi sono disponibili a partire da 8 giorni lavorativi e ogni quota con tolleranza viene verificata prima della spedizione.

Domande frequenti sulle tolleranze di lavorazione