Bewerkingstoleranties 101:de grondbeginselen, typen en het belang van bewerkingstolerantie begrijpen

Tijdens de vroege stadia van de eerste industriële revolutie was er geen standaard voor het vervaardigen van machineonderdelen. Dat betekende dat elke machine of gefabriceerd product zijn eigen ontwerp had en werd gebouwd in een "eenmalige" productiestijl. Hoewel deze methode fabrikanten in staat stelde om maatnauwkeurigheid te bereiken, veroorzaakte dit lange doorlooptijden.

Tegen het einde van de eerste industriële revolutie ontdekte Eli Whitney (de uitvinder van de katoenjenever) hoe hij verschillende musketten kon maken zodat ze onderling uitwisselbaar waren - wat betekent dat de musketten identiek waren en dat hij ze door elkaar kon vervangen. Zijn fabricagebenadering liet zien hoe componenten van een assemblage met bepaalde standaard bewerkingstoleranties moeten worden vervaardigd.

Maar wat is bewerkingstolerantie precies en hoe werkt het? Dit artikel geeft antwoord op al deze en meer.

Wat is tolerantie bij bewerking?

Tolerantie is gewoon een maat voor acceptabele variatie (of afwijking) in de afmeting van uw onderdeel. Simpel gezegd, met de bewerkingstolerantie kunt u de maximale en minimale dimensionale limiet van een onderdeel specificeren. Het wordt meestal uitgedrukt met "±" (uitgesproken als plus of min) en gaat vergezeld van een acceptabele afwijking (bijvoorbeeld ± 0,05).

Om toleranties beter te begrijpen, kunt u een scenario overwegen waarin u een as wilt vervaardigen die aan een lager wordt gekoppeld, zoals weergegeven in afbeelding 1.

Figuur 1:Een as- en lagerkoppeling

Stel dat het lager een diameter heeft van 30 mm. In een dergelijk scenario bent u het ermee eens dat een as die is vervaardigd met een diameter van 30 mm (of groter), een uitdaging kan zijn om in het lager te passen. Evenzo zal een as met een diameter van 27 mm te los zitten voor het lager.

Met bewerkingstoleranties kunt u een acceptabele afwijking in de afmeting van uw onderdeel specificeren om de montage te vergemakkelijken. Zo kunt u bij het vervaardigen van uw as bijvoorbeeld een asmaat van 29 ± 0,05 mm aangeven. Deze afmeting geeft aan dat een asdiameter tussen 28,95 mm en 29,05 mm voldoende zou zijn voor de aslagerconstructie.

Soorten toleranties

#1 eenzijdige tolerantie

Unilaterale tolerantie is een soort tolerantie die variatie van de nominale (of ware) dimensie slechts in één richting (positief of negatief) toestaat. Een voorbeeld van een dergelijke tolerantie wordt getoond in figuur 2. Deze tekening illustreert eenzijdige tolerantie met een as met een diameter van 153,65 (+2,52/-0,00) mm.

Figuur 2:Eenzijdige tolerantie

Het vertelt fabrikanten dat de diameter van de afgewerkte as minimaal 153,65 mm en maximaal 156,17 mm moet zijn, wat een som is van 153,65 mm en 2,52 mm.

Meer informatie:Precisiebewerking begrijpen

#2 bilaterale toleranties

In tegenstelling tot eenzijdige bewerkingstolerantie, laten bilaterale toleranties variatie van de nominale afmeting in de positieve en negatieve richtingen toe. Een voorbeeld van een dergelijke tolerantie wordt getoond in figuur 3, waar we een gat hebben met een diameter van 102,00 ± 0,10 mm.

Figuur 3:Bilaterale tolerantie

Merk op hoe deze tolerantie een gelijke variatie van de nominale waarde in beide richtingen mogelijk maakt. Stel dat uw fabrikant een gat maakt met een diameter tussen 101,90 mm en 102,10 mm. In een dergelijk scenario heeft het geen invloed op de functie van uw onderdeel.

U moet kiezen voor bilaterale toleranties als u uitwendige onderdelen in massaproductie wilt nemen, aangezien dit de mogelijkheid van kostbare fouten die uw afgewerkte producten onbruikbaar zouden maken, elimineert.

#3 Grenstolerantie

Zoals de naam al aangeeft, is limiettolerantie een soort tolerantie die de limiet (of extreme) mogelijke waarden van een onderdeel uitdrukt. Figuur 4 illustreert bijvoorbeeld de limiet voor bewerkingstolerantie. En het vertelt fabrikanten dat het bewerkte onderdeel (of het eindproduct) bevredigend is zolang de asafmeting tussen 99,50 mm (ondergrens) en 101,80 mm (bovengrens) valt.

Figuur 4:Grenstolerantie

#4 standaard bewerkingstoleranties

Standaardtoleranties zijn tegenwoordig de meest gebruikte bewerkingstoleranties voor de meeste gefabriceerde onderdelen. Deze toleranties vallen doorgaans binnen het bereik van ±0,005” en ±0,030”, en machinisten passen ze meestal toe wanneer klanten geen tolerantieniveaus specificeren.

Tabel 1 toont bijvoorbeeld de standaardtoleranties voor verschillende fabricageprocessen:

Deze tolerantiewaarden worden vastgesteld door verschillende internationale normalisatie-instellingen (zoals ASME en ANSI). Ze zijn ideaal wanneer u eenvoudige onderdelen (of onderdeelkenmerken) zoals pijpen, schroefdraad en pinnen wilt fabriceren. Voor complexere onderdeelkenmerken kunt u echter toleranties en vereisten specificeren met behulp van de standaard voor geometrische afmetingen en toleranties (GD&T).

Geometrische dimensionering en toleranties (GD&T) begrijpen

Geometrische dimensionering en toleranties (GD&T) bieden een hoger niveau van kwaliteitscontrole in vergelijking met andere bewerkingstoleranties. U kunt er bijvoorbeeld unieke geometrische kenmerken mee specificeren, zoals de werkelijke positie van een element, de vlakheid, loodrechtheid, parallelliteit en concentriciteit van een onderdeel.

Figuur 5 toont de 2D computer-aided design (CAD) tekening van een onderdeel met GD&T. Merk op hoe deze teken- en bewerkingstolerantie nuttige informatie geeft over hoe bepaalde oppervlakken evenwijdig aan en loodrecht op andere oppervlakken moeten zijn.

Afbeelding 5:Geometrische dimensionering en tolerantie

GD&T is een hoofdbestanddeel van ontwerp en productie, en u zult productontwerpers van het hoogste niveau vinden die deze tolerantiebenadering gebruiken met de andere tolerantietypen voor hun productontwerp. Deze combinatie van bewerkingstolerantiemethoden stelt u in staat om uw ontwerpintentie precies te communiceren. Het vermindert ook de noodzaak om complexe vereisten uit te leggen, vooral als u de productie wilt uitbesteden aan een machinewerkplaats in het buitenland.

Afbeelding 6:Explosietekening en geassembleerd aanzicht van een inductiemotor met verschillende onderdelen met verschillende tolerantie-eisen

Productie met Gensun

Bewerkingstolerantie is essentieel wanneer u onderdelen ontwerpt die u wilt vervaardigen. Het succes van uw productieproject hangt echter ook af van de machinefabriek waarmee u besluit te werken.

Gensun Precision Machining is een toonaangevende leverancier van productiediensten in heel Azië. We hebben een team van hooggekwalificeerde machinisten, ingenieurs en kwaliteitscontrole-experts die samenwerken om uw ontwerp- en tolerantievereisten te begrijpen voordat uw product goed wordt gedaan.

Lees meer over onze hoogwaardige CNC-bewerkings- en 3D-printservices (of additive manufacturing).