數控加工 公差是指尺寸和物理參數的可接受範圍，可能偏離其預定義值。主要包括高度、寬度、厚度、深度、角度等物理尺寸，但不排除溫度、應力、濕度等物理參數。
公差是用CNC加工零件時允許的誤差。我們用上限來表示公差，上限是指允許有多大的正偏差。
這篇文章將 涵蓋典型的加工公差、幾種公差類型、影響因素、公差提示以及公差與表面精加工之間的關係。
CNC加工公差
CNC 加工中的公差有兩種情況，一種是設計，另一種是機器。
設計公差： 計算機設計中規定的允許精度等級。
機器公差： 根據CNC工具機的類型，它們在加工時也有自己的限制和可達到的精度範圍。一般來說，CNC工具機能夠維持±0.0025mm的公差（範傑，2021）
當稍後組裝零件以製造特定產品時，公差至關重要。零件的使用決定了 CNC 加工專案中公差的精確程度。設計工程師根據所需的功能和零件組裝確定公差。例如，廚具可能不會像國防或飛機零件那樣規定嚴格的公差。
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公差類型
CNC 工具機零件主要使用四種類型的公差。讓我們仔細看看它們中的每一個。
1. 限制公差
極限公差範例
極限公差是二維值的範圍，數控加工零件的測量必須落在該範圍內。較大的數字表示最大允許尺寸，較低的值表示最小允許尺寸。
例如，如果零件的極限公差（寬度）為 0.82-0.90 毫米，則可接受的寬度在 0.82 到 0.90 毫米之間。如果寬度不在製造過程中的範圍內，則該部分是不可接受的。
2、單邊公差
單邊公差範例
單邊公差僅規定一個方向上的允許尺寸範圍，可以為負值或正值。例如，如果零件的孔直徑公差為 3 mm+ 0.007/ – 0.00，則表示直徑只能從 3 到 3.007 mm。
它用於稍後需要配件的組件中。例如，在軸的製造中，應用單邊公差。這裡如果軸直徑略大於孔尺寸，則無法配合，因此僅使用負公差將節省時間和材料浪費。
3. 雙邊公差
與單邊公差不同，雙邊公差允許相對於基礎尺寸的正側和負側存在相同值的誤差。基準值可能略高於或低於允許測量的值。
例如，± 0.005 毫米的雙邊公差要求製造商製造的零件只能比規定值短或長 0.005 毫米。
4. 標準公差
標準公差是 CNC 加工和其他金屬製造方法中最常用的公差。
它使產品能夠廣泛發揮作用。標準公差可能會根據要求的種類而變化。最常用的標準是 ISO 286-1:2010。然而，公差根據CNC工具機的等級而變化。它適用於創建孔、螺紋、管道、銷釘和其他特徵。
標準公差
標準公差是針對角度和線性尺寸、圓形部分、倒角等定義的。標準公差分為細、中、粗、極粗四類。
每個尺寸的所有公差範圍均基於 EN 20286、JIS B 0401、ISO 286、ISO 1829、ISO 2768、ANSI B4.1 和 ANSI B4.2 標準。
5. 幾何尺寸和公差（GD&T）
CNC 加工比任何其他製造方法都更廣泛地使用 GD&T。 GD&T 確保尺寸的進一步特性，例如定位、平面度、圓度和同心度。它定義了要進行 CNC 加工的零件的所有物理尺寸。
GD&T 範例
GD&T 系統包含定義零件幾何屬性的各種符號，例如基準線、修改器和公差。它不定義與基本尺寸的偏差，但規定了規格中的公差。使用 GD&T 可以 CNC加工廠家 產生特定精度範圍內的各種特徵。
- 真實位置： 任何特徵的真實位置都是由基準線（參考線）的位置決定的。例如，座標 (X, Y) 可能描述孔的真實位置。基準線在公差過程開始時固定。
- 平整度： 平面度公差由銑削表面內的兩個平行平面定義。這在銑削過程中至關重要，因為夾緊力的應力可能會導致翹曲並影響平面度。
- 圓柱度： 加工孔必須位於其內部的兩個同心圓柱體是圓柱體的特徵。
- 同心度： 圓形凸台或同軸沉孔是透過同心度來保證的。例如，汽車的車輪始終與車軸同心。
- 垂直度： 垂直度是透過 CNC 加工零件內水平表面與相鄰垂直表面的偏差來測量的。垂直度也有助於調整垂直度。
除了上述標準之外，還有其他標準，例如角度、直線度、平行度等。
選擇公差時要考慮的因素
在為 CNC 加工專案選擇公差時，需要考慮許多因素。零件的精度和其他要求將決定所需的公差。
讓我們更深入了解影響公差選擇的幾個關鍵因素。
1. 材料類型
選擇用於 CNC 加工的材料類型會影響可實現的公差。當刀具在加工過程中向工件施加應力時，不同的屬性（例如硬度、密度、耐磨性、熱穩定性和可加工性）會影響反應能力。這些材料特性決定了加工的難度以及可達到的公差範圍。
了解更多有關 材料的切削加工性及其與CNC加工的關係
2. 性能要求
某些組件，例如組裝、航空航天和國防，需要極其精確。
因此，公差也取決於特定零件的要求。某些組件，例如炊具、窗框和門把手，可能不需要嚴格的公差。
3。 成本
如果您需要嚴格的公差，則需要先進的CNC工具機、調整設定和各種刀具設定。因此，需要花費更多的時間來製造更精確的零件，從而導致最終產品的成本高昂。
成本隨著嚴格的公差而增加
通常，當公差超過 0.1 毫米時，生產成本就會增加。因此，更嚴格的公差會導致更高的生產成本。
4. 可用於檢查的資源
公差的選擇也取決於可用的檢測技術或資源。將需要更先進的檢測設備來檢查嚴格的公差（輕微偏差）。在定義公差時，應考慮檢查方法以建立落入預定義範圍內的零件。
表面處理和公差
高表面粗糙度影響公差，這會影響預期的精度。在對任何零件中的特徵進行公差處理之前，您需要先修復粗糙度。平坦或垂直表面的粗糙度最好設定為至少 63 µ 英寸，彎曲表面的粗糙度最好設定為 125 µ 英寸。
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CNC 加工零件的公差技巧
公差是在允許的誤差範圍內決定零件尺寸的過程。了解設計技巧有助於最大限度地減少公差誤差。讓我們討論一些設計技巧。
- 您設計中存在的所有功能可能不需要公差。因此，定義哪些特徵是關鍵且需要公差的。例如，配合或乾擾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嚴格的公差，因為沒有必要對所有特徵都這樣做。不必要的公差增加了時間和加工成本。
- 在設計零件時，請考慮CNC工具機的公差能力。有時您可能會設計具有嚴格公差的零件，而現有的CNC工具機無法實現這一點。
- 考慮您要使用機器的材料類型。材料類型也會影響可接受的公差範圍。例如，軟材料很難保持嚴格的公差。
如何實現更嚴格的 CNC 加工公差
- 使用高品質刀具：為作業選擇合適的刀具對於在 CNC 加工中實現嚴格的公差至關重要。具有鋒利邊緣和精確幾何形狀的高品質刀具將產生更乾淨的切割並降低刀具偏斜的風險。
- 正確的工件固定：加工過程中工件的固定方式會對最終公差產生很大影響。確保工件被正確夾緊或固定，使其在加工過程中不會移動。
- 最佳切削條件：正確的切削條件（例如速度和進給率）有助於減少誤差並實現更嚴格的公差。與 CNC 工具機操作員合作，確定每項作業的最佳切削條件。
- 使用 維護良好的設備：保持 CNC 工具機處於良好狀態對於實現嚴格的公差至關重要。定期維護和校準機器有助於確保其發揮最佳性能。
- 最大限度地減少刀具偏轉：刀具偏轉可能會導致最終零件出現顯著偏差，因此盡可能減少這種偏轉非常重要。這可以透過減少切削力、使用高品質刀具或調整刀具路徑來實現。
- 溫度控制：使工件和刀具保持一致的溫度有助於減少誤差並提高最終零件的精度。這可以透過使用冷卻劑、控制環境或減少加工時間來實現。
- 使用模擬軟體：模擬軟體可以幫助預測切削過程的行為，讓您在實際加工零件之前進行調整。這可以幫助識別任何潛在問題並提高最終零件的準確性。
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結語
公差是所有類型 CNC 加工的關鍵因素。它定義了尺寸和其他物理特性的最大允許偏差。任何加工項目中公差的選擇取決於機器的容量、所需的精度和材料類型。
在許多情況下，簡單的 CNC 工具機即可實現所需的公差，但更嚴格的公差需要更先進的機械和工具配置。在 Prolean，我們有 尖端多軸CNC設備 提供所有公差所需的高精度。此外，我們品質控制部門的專家密切監控流程的每個步驟並檢查製造的產品。如果您要將設計傳送給我們，我們強烈建議您指定所有公差。我們將在幾天內將準確的零件送到您家門口。
常見問題解答
公差是什麼意思？
任何尺寸或物理特性與基準值的最大允許偏差稱為公差。例如，寬度為6±0.05mm時，基準值為6mm，公差以0.05mm表示。它規定僅允許 5.95 至 6.05 毫米之間的值。
常見的公差類型有哪些？
製造通常採用五種不同類型的公差：極限、單邊、雙邊、標準以及幾何尺寸和公差 (GD&T)。然而，GD&T 最常用於 CNC 加工專案。
哪些變數會影響公差的選擇？
公差的選擇受到各種變數的影響，包括原材料類型、最終用途要求、成本和檢測資源的可用性.
所有零件都需要嚴格的公差嗎？
所有CNC加工零件不需要具有精確的公差。這取決於特定組件和功能的必要性和功能。例如，軸需要極其嚴格的公差，但門把手則不需要。
我喜歡您展示各種數控加工技術提供的所有公差的方式。
感謝您的客氣話
如果我在加工鋁零件時將公差從 +-0.009 更改為 0.006，成本會如何變化？
在加工鋁零件時，將公差從 ±0.009 降低到 ±0.006 可能會增加成本。更嚴格的公差需要更精確的機械、可能更慢的加工速度、更頻繁的刀具更換以及加強的品質控制措施，所有這些都會導致更高的生產成本。確切的成本增加取決於所使用的特定加工流程和設備。
然而，在Prolean，我們的成本可能只會變動5-15%。