Comprender los componentes de alta precisión

¿Qué son exactamente los componentes de alta precisión?

Cuando los clientes buscan un taller mecánico que los ayude con un proyecto de fabricación, a menudo ven frases como piezas de trabajo de "alta precisión" y "ultraprecisión". Si bien el taller definitivamente está calificado para realizar trabajos de alta precisión, la mayoría de las veces los clientes no tienen idea de lo que significan los términos.

En la industria manufacturera, el término "piezas mecanizadas de alta precisión " normalmente se refiere al mecanizado de piezas con tolerancias en el rango de micras de un solo dígito, mientras que la ultraprecisión incluye tolerancias en el rango de submicras. Mecanizar piezas con tolerancias muy estrechas siempre es un desafío, pero la complejidad del trabajo no solo se determina por las tolerancias requeridas, sino también por los materiales utilizados y el número de características de la pieza.

¿Dónde se necesitan piezas de precisión?

Se necesitan componentes de ultraprecisión en industrias como la aeroespacial, odontología, mecanismos de fluidos, medicina, deportes y tecnología. Sin embargo, estamos viendo un mayor movimiento hacia un trabajo de mayor precisión y ultraprecisión en el campo médico a medida que las piezas médicas se vuelven más pequeñas y más complejas.

Cada taller de mecanizado CNC tiene la capacidad de fabricar piezas de alta precisión partes. Pero cuando desea fabricar estas piezas tan complejas y precisas, necesita maquinaria sofisticada para hacerlo de manera eficiente. Además, si bien un mecánico experto puede fabricar una pieza de alta precisión, hemos descubierto que es importante incorporar la precisión en todo el proceso de fabricación, desde la primera consulta con el cliente hasta el control de calidad final antes de que el producto llegue al mercado.

El mecanizado avanzado es mucho más que crear una pieza que cumpla con los requisitos. La idea es asegurarse de que el plan inicial esté diseñado para crear un producto funcional de la manera más eficiente y precisa posible, e integrar controles de control de calidad a lo largo del proceso para asegurarse de que todo el envío final satisfaga las necesidades del cliente.

Todo lo que he descrito hasta ahora está en línea con los Principios del contador:Teóricamente, una máquina perfectamente simétrica, perfectamente formada y perfectamente rígida tiene una elegancia a la que no se debe aspirar en ingeniería. Toda esta perfección cuesta dinero. A veces, la solución más rentable es introducir imperfecciones. Dada la incapacidad de obtener una máquina perfectamente formada y perfectamente rígida, puede ser mejor introducir una pequeña cantidad de cumplimiento controlado en el sistema, de tal manera que aliviará las tensiones y afectará mínimamente el rendimiento.

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La escala de la ingeniería de precisión

Es difícil cuantificar qué significa "precisión" en "ingeniería de precisión". Si bien no es fundamental ponerse de acuerdo sobre una definición única, la orientación de muchos expertos ofrece información valiosa sobre la práctica de la ingeniería de precisión, incluidos los efectos que deben abordarse.

Anteriormente, describí una máquina herramienta o un instrumento de precisión como tener un nivel de precisión "muchos órdenes de magnitud menor que el tamaño de la máquina o instrumento en sí". o "Posicionamiento y estabilidad con dimensiones muy pequeñas, generalmente menos de 1 µm".

En el Libro de texto de Ingeniería Optomecánica, Daniel Vukobratovich define:Una estructura rígida es aquella en la que "la deflexión del peso muerto es menor que la tolerancia de alineación". Esta preocupación por la desviación del peso propio sugiere el axioma:cuando los efectos que normalmente ignoraría son significativos, está activo en el campo de la ingeniería de precisión. Algunos de estos efectos incluyen:

Desviación del peso propio Expansión térmica diferencial Almacenamiento de energía en forma de tensión que puede liberarse y causar errores de alineación debido a golpes, vibraciones o fluctuaciones de temperatura En muchas empresas, investigue estos y otros efectos, así como formas de eliminarlos, mitigarlos o compensarlos a través de cursos de capacitación y artículos extensos como este.

Economía e ingeniería de precisión a mayor escala

Ahora que nos hemos tomado el tiempo para definir una escala precisa, debe notarse que la aplicación de los principios y técnicas de ingeniería de precisión no se limita a tales escalas. En algunas empresas, han ayudado a una amplia gama de clientes en industrias que tradicionalmente no se consideran fabricación de precisión por:

• Perfeccionar las herramientas y los accesorios utilizados en la producción (a menudo junto con la automatización y la robótica) para mejorar el rendimiento y el rendimiento.

• Implementar la intercambiabilidad de los cambios de diseño y las piezas de repuesto en la producción y en el campo para aumentar la flexibilidad del producto, la capacidad de servicio y las ventas y actualizaciones del mercado secundario.

Recuerdo que uno de los ingenieros más conocidos comentó:cualquiera puede diseñar un puente que no se derrumbe. Este dicho se trata de tener el conocimiento para no sobrediseñar una solución. Sobre el conocimiento de los materiales disponibles y las técnicas de construcción y la comprensión de las compensaciones y los efectos de esas elecciones. Se trata de economía.

Si el problema es un problema de ingeniería de precisión depende de si las herramientas y técnicas que constituyen una práctica de ingeniería de precisión son una forma económicamente viable de lograr los objetivos de diseño. Esto implica tener en cuenta los costos financieros relacionados con el desarrollo, la producción y el soporte, al igual que la precisión, el peso y la rigidez.

La ingeniería de precisión por sí sola proporciona una gama de soluciones para cada problema, como estabilidad de sujeción, desde fijaciones cinemáticas a fijaciones casi cinemáticas a un simple juego de tres insertos mecanizados y protuberancias separadas por una distancia adecuada. La solución adecuada depende de la aplicación.

Al igual que un ingeniero mecánico que trabaja con sistemas complejos se beneficia de una comprensión de la ingeniería electrónica y de control (y viceversa), la comprensión de los principios de la ingeniería de precisión y su aplicación puede beneficiar cualquier técnico, ingeniero o gerente involucrado en la creación de sistemas complejos.