CNC 加工中的公差

数控加工 公差是指尺寸和物理参数的可接受范围，这些参数可以偏离其预定义值。它主要包括高度、宽度、厚度、深度和角度等物理尺寸，但不排除温度、应力和湿度等物理参数。

公差是用CNC加工零件时允许的误差。 我们用上限来表示公差，上限是指允许有多大的正偏差。

本文将会 涵盖典型的加工公差、几种公差类型、影响因素、公差提示以及公差与表面精加工之间的关系。

CNC加工公差

CNC 加工中的公差有两种情况，一种是设计，另一种是机器。

设计公差： 计算机设计中规定的允许精度水平。

机器公差： 根据数控机床的类型，它们在加工时也有自己的限制和可达到的精度范围。 一般来说，数控机床能够保持±0.0025mm的公差（范杰，2021）

当稍后组装零件以制造特定产品时，公差至关重要。 零件的使用决定了 CNC 加工项目中公差的精确程度。 设计工程师根据所需的功能和零件装配确定公差。 例如，厨具可能不会像国防或飞机零件那样规定严格的公差。

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公差类型

CNC 机床零件主要使用四种类型的公差。 让我们仔细看看它们中的每一个。

 

1. 限制公差

极限公差示例

极限公差是二维值的范围，数控加工零件的测量必须落在该范围内。 较大的数字表示最大允许尺寸，较低的值表示最小允许尺寸。

例如，如果零件的极限公差（宽度）为 0.82-0.90 毫米，则可接受的宽度在 0.82 到 0.90 毫米之间。 如果宽度不在制造过程中的范围内，则该部分是不可接受的。

 

2、单边公差

单边公差示例

单边公差仅规定一个方向上的允许尺寸范围，可以为负值或正值。 例如，如果零件的孔直径公差为 3 mm+ 0.007/ – 0.00，则表示直径只能从 3 到 3.007 mm。

它用于稍后需要配件的组件中。 例如，在轴的制造中，应用单边公差。 这里如果轴直径略大于孔尺寸，则无法配合，因此仅使用负公差将节省时间和材料浪费。

 

3. 双边公差

与单边公差不同，双边公差允许相对于基础尺寸的正侧和负侧存在相同值的误差。 基准值可能略高于或低于允许测量的值。

例如，± 0.005 毫米的双边公差要求制造商制造的零件只能比规定值短或长 0.005 毫米。

 

4. 标准公差

标准公差是 CNC 加工和其他金属制造方法中最常用的公差。

它使产品能够广泛发挥作用。 标准公差可能会根据要求的种类而变化。 最常用的标准是 ISO 286-1:2010。 然而，公差根据数控机床的等级而变化。 它适用于创建孔、螺纹、管道、销钉和其他特征。

标准公差

标准公差是针对角度和线性尺寸、圆形部分、倒角等定义的。 标准公差分为细、中、粗和极粗四类。

每个尺寸的所有公差范围均基于 EN 20286、JIS B 0401、ISO 286、ISO 1829、ISO 2768、ANSI B4.1 和 ANSI B4.2 标准。

 

5. 几何尺寸和公差（GD&T）

CNC 加工比任何其他制造方法都更广泛地使用 GD&T。 GD&T 确保尺寸的进一步特性，例如定位、平面度、圆度和同心度。 它定义了要进行 CNC 加工的零件的所有物理尺寸。

GD&T 示例

GD&T 系统包含各种符号，用于定义零件的几何属性，例如基准线、修饰符和公差。它不定义与基本尺寸的偏差，但规定了规格中的公差。使用 GD&T 可以 CNC加工制造商 在特定的精度范围内产生各种特征。

• 真实位置： 任何特征的真实位置都是由基准线（参考线）的位置决定的。 例如，坐标 (X, Y) 可能描述孔的真实位置。 基准线在公差过程开始时固定。
• 平整度： 平面度公差由铣削表面内的两个平行平面定义。 这在铣削过程中至关重要，因为夹紧力的应力可能会导致翘曲并影响平面度。
• 圆柱度： 加工孔必须位于其内部的两个同心圆柱体是圆柱体的特征。
• 同心度： 圆形凸台或同轴沉孔是通过同心度来保证的。 例如，汽车的车轮始终与车轴同心。
• 垂直度： 垂直度是通过 CNC 加工零件内水平表面与相邻垂直表面的偏差来测量的。 垂直度也有助于调节垂直度。

除了上述标准之外，还有其他标准，例如角度、直线度、平行度等。

 

选择公差时要考虑的因素 

在为 CNC 加工项目选择公差时，需要考虑很多因素。 零件的精度和其他要求将决定所需的公差。

让我们更深入地了解影响公差选择的几个关键因素。

1. 材料类型

选择用于 CNC 加工的材料类型会影响可实现的公差。 当刀具在加工过程中向工件施加应力时，不同的属性（例如硬度、密度、耐磨性、热稳定性和可加工性）会影响响应能力。 这些材料特性决定了加工的难度以及可达到的公差范围。

了解更多有关 材料的切削加工性及其与数控加工的关系

2. 性能要求

某些组件，例如装配、航空航天和国防，需要极其精确。

因此，公差还取决于特定零件的要求。 某些组件，例如炊具、窗框和门把手，可能不需要严格的公差。

3。 成本

如果您需要严格的公差，则需要先进的数控机床、调整设置和各种刀具设置。 因此，需要花费更多的时间来制造更精确的零件，从而导致最终产品的成本高昂。

成本随着严格的公差而增加

通常，当公差超过 0.1 毫米时，生产成本就会增加。 因此，更严格的公差会导致更高的生产成本。

4. 可用于检查的资源

公差的选择还取决于可用的检测技术或资源。 将需要更先进的检测设备来检查严格的公差（轻微偏差）。 在定义公差时，应考虑检查方法以创建落入预定义范围内的零件。

 

表面处理和公差

高表面粗糙度影响公差，这会影响预期的精度。 在对任何零件中的特征进行公差处理之前，您需要先修复粗糙度。 平坦或垂直表面的粗糙度最好设置为至少 63 µ 英寸，弯曲表面的粗糙度最好设置为 125 µ 英寸。

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CNC 加工零件的公差技巧

公差是在允许的误差范围内确定零件尺寸的过程。 了解设计技巧有助于最大限度地减少公差误差。 让我们讨论一些设计技巧。

• 您设计中存在的所有功能可能不需要公差。 因此，定义哪些特征是关键且需要公差的。 例如，配合或干扰的公差比任何其他功能都更重要。
• 避免在不需要的部分保持严格的公差，因为没有必要对所有特征都这样做。 不必要的公差增加了时间和加工成本。
• 在设计零件时，请考虑数控机床的公差能力。 有时您可能会设计具有严格公差的零件，而现有的数控机床无法实现这一点。
• 考虑您要使用机器的材料类型。 材料类型也会影响可接受的公差范围。 例如，软材料很难保持严格的公差。

 

如何实现更严格的 CNC 加工公差  

1. 使用高质量刀具：为作业选择合适的刀具对于在 CNC 加工中实现严格的公差至关重要。 具有锋利边缘和精确几何形状的高质量刀具将产生更干净的切割并降低刀具偏斜的风险。
2. 正确的工件固定：加工过程中工件的固定方式会对最终公差产生很大影响。 确保工件被正确夹紧或固定，使其在加工过程中不会移动。
3. 最佳切削条件：正确的切削条件（例如速度和进给率）有助于减少误差并实现更严格的公差。 与 CNC 机床操作员合作，确定每项作业的最佳切削条件。
4. 使用 VHDL 语言编写 维护良好的设备：保持 CNC 机床处于良好状态对于实现严格的公差至关重要。 定期维护和校准机器有助于确保其发挥最佳性能。
5. 最大限度地减少刀具偏转：刀具偏转可能会导致最终零件出现显着偏差，因此尽可能减少这种偏转非常重要。 这可以通过减少切削力、使用高质量刀具或调整刀具路径来实现。
6. 温度控制：使工件和刀具保持一致的温度有助于减少误差并提高最终零件的精度。 这可以通过使用冷却剂、控制环境或减少加工时间来实现。
7. 使用仿真软件：仿真软件可以帮助预测切削过程的行为，使您可以在实际加工零件之前进行调整。 这可以帮助识别任何潜在问题并提高最终零件的准确性。

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结语

公差是所有类型 CNC 加工的关键因素。 它定义了尺寸和其他物理特性的最大允许偏差。 任何加工项目中公差的选择取决于机器的容量、所需的精度和材料类型。

在许多情况下，简单的 CNC 机床即可实现所需的公差，但更严格的公差需要更先进的机械和工具配置。 在 Prolean，我们有 尖端多轴数控设备 提供所有公差所需的高精度。 此外，我们质量控制部门的专家密切监控流程的每个步骤并检查制造的产品。 如果您要将设计发送给我们，我们强烈建议您指定所有公差。 我们将在几天内将准确的零件送到您家门口。

 

常见问题

公差是什么意思？

任何尺寸或物理特性与基准值的最大允许偏差称为公差。 例如，宽度为6±0.05mm时，基准值为6mm，公差用0.05mm表示。 它规定仅允许 5.95 至 6.05 毫米之间的值。

常见的公差类型有哪些？

制造通常采用五种不同类型的公差：极限、单边、双边、标准以及几何尺寸和公差 (GD&T)。 然而，GD&T 最常用于 CNC 加工项目。

哪些变量会影响公差的选择？

公差的选择受到各种变量的影响，包括原材料类型、最终用途要求、成本和检测资源的可用性.

所有零件都需要严格的公差吗？

所有数控加工零件不需要具有精确的公差。 这取决于特定组件和功能的必要性和功能。 例如，轴需要极其严格的公差，但门把手则不需要。