Hochpräzisionskomponenten verstehen

Was genau sind Hochpräzisionskomponenten?

Wenn Kunden nach einer Maschinenwerkstatt suchen, die ihnen bei einem Fertigungsprojekt hilft, sehen sie oft Begriffe wie „hochpräzise“ und „ultrapräzise“ Werkstücke. Während die Werkstatt durchaus für hochpräzise Arbeiten qualifiziert ist, haben die Kunden oft keine Ahnung, was die Begriffe bedeuten.

In der Fertigungsindustrie wird der Begriff „hochpräzise bearbeitete Teile " bezieht sich typischerweise auf die Bearbeitung von Teilen mit Toleranzen im einstelligen Mikrometerbereich, während Ultrapräzision Toleranzen im Submikrometerbereich umfasst. Die Bearbeitung von Teilen mit sehr engen Toleranzen ist immer eine Herausforderung, aber die Komplexität der Arbeit wird nicht nur bestimmt durch die erforderlichen Toleranzen, aber auch durch die verwendeten Materialien und die Anzahl der Merkmale des Teils.

Wo werden Präzisionsteile benötigt?

Ultrapräzisionskomponenten werden in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Zahnmedizin, Fluidtechnik, Medizin, Sport und Technik benötigt. Wir sehen jedoch eine stärkere Bewegung hin zu größerer Präzision und Ultrapräzisionsarbeit im medizinischen Bereich, da die medizinischen Teile kleiner und komplexer werden.

Jede CNC-Bearbeitungswerkstatt ist in der Lage, hochpräzise zu fertigen Teile. Aber wenn Sie diese sehr komplexen, präzisen Teile herstellen möchten, benötigen Sie hochentwickelte Maschinen, um dies effizient zu tun. Auch wenn ein erfahrener Mechaniker ein hochpräzises Teil herstellen kann, fanden wir es wichtig, Präzision während des gesamten Herstellungsprozesses zu berücksichtigen, von der ersten Kundenberatung bis zur abschließenden Qualitätskontrolle, bevor das Produkt auf den Markt kommt.

Advanced Machining ist viel mehr als die Erstellung eines Teils, das die Anforderungen erfüllt. Die Idee ist, sicherzustellen, dass der ursprüngliche Plan darauf ausgelegt ist, ein funktionsfähiges Produkt so effizient und genau wie möglich zu erstellen, und Qualitätssicherungsprüfungen in den gesamten Prozess zu integrieren, um sicherzustellen, dass die gesamte Endlieferung den Kundenanforderungen entspricht.

Alles, was ich bisher beschrieben habe, entspricht den Grundsätzen des Zählers:Theoretisch hat eine perfekt symmetrische, perfekt geformte, perfekt steife Maschine eine Eleganz, die in der Technik nicht angestrebt werden sollte. All diese Perfektion kostet Geld. Manchmal besteht die rentabelste Lösung darin, Unvollkommenheiten einzuführen. Angesichts der Unfähigkeit, eine perfekt geformte, perfekt steife Maschine zu erhalten, kann es besser sein, eine kleine Menge an kontrollierter Nachgiebigkeit in das System einzuführen, so dass Spannungen abgebaut werden, während die Leistung minimal beeinträchtigt wird.

::Weiterlesen :Industrielle Präzisionskomponenten in Medizin, Optik und Luft- und Raumfahrt
::Weiterlesen :Präzisionsbearbeitete Komponenten prägen ganze Industrien

Die Skala der Feinmechanik

Es ist schwierig zu quantifizieren, was „Präzision“ in der „Feinwerktechnik“ bedeutet. Es ist zwar nicht entscheidend, sich auf eine einzige Definition zu einigen, aber die Anleitung vieler Experten bietet wertvolle Einblicke in die feinmechanische Praxis, einschließlich der Auswirkungen, die berücksichtigt werden müssen.

Zuvor habe ich eine Präzisionswerkzeugmaschine oder ein Präzisionsinstrument beschrieben als mit einer Genauigkeit "viele Größenordnungen kleiner als die Größe der Maschine oder des Instruments selbst". oder "Positionierung und Stabilität mit sehr kleinen Abmessungen, typischerweise weniger als 1 µm."

Im Textbook of Optomechanical Engineering definiert Daniel Vukobratovich:Eine starre Struktur ist eine Struktur, bei der die "Eigengewichtsablenkung kleiner ist als die Ausrichtungstoleranz". Diese Sorge um die Eigengewichtsverformung legt den Grundsatz nahe:Wenn die Auswirkungen, die Sie normalerweise ignorieren würden, erheblich sind, sind Sie auf dem Gebiet der Feinmechanik tätig. Einige dieser Effekte sind:

Durchbiegung des Eigengewichts Unterschiedliche Wärmeausdehnung Speicherung von Energie in Form von Spannungen, die freigesetzt werden und Ausrichtungsfehler durch Stöße, Vibrationen oder Temperaturschwankungen verursachen können. In vielen Unternehmen werden sie das tun Erforschen Sie diese und andere Effekte sowie Möglichkeiten, sie durch Schulungen und ausführliche Artikel wie diesen zu beseitigen, abzumildern oder zu kompensieren.

Wirtschaft und Feinmechanik in größerem Maßstab

Nachdem wir uns nun die Zeit genommen haben, einen genauen Maßstab zu definieren, sollte angemerkt werden, dass die Anwendung feinmechanischer Prinzipien und Techniken nicht auf solche Maßstäbe beschränkt ist. In einigen Unternehmen haben sie einer Vielzahl von Kunden in Branchen geholfen, die traditionell nicht als Präzisionsfertigung gelten, durch:

• Verbessern der in der Produktion verwendeten Werkzeuge und Vorrichtungen (häufig in Verbindung mit Automatisierung und Robotik), um den Durchsatz und die Ausbeute zu verbessern.

• Implementieren der Austauschbarkeit von Konstruktionsänderungen und Ersatzteilen in der Produktion und im Außendienst, um die Produktflexibilität, Wartungsfreundlichkeit und Aftermarket-Verkäufe und -Upgrades zu erhöhen.

Ich erinnere mich an die Bemerkung eines sehr bekannten Ingenieurs:Jeder kann eine Brücke bauen, die nicht einstürzt. Bei diesem Sprichwort geht es darum, das Wissen zu haben, eine Lösung nicht zu überdesignen. Zur Kenntnis der verfügbaren Materialien und Konstruktionstechniken und zum Verständnis der Kompromisse und Auswirkungen dieser Entscheidungen. Es geht um Wirtschaftlichkeit.

Ob das Problem ein feinmechanisches Problem ist, hängt davon ab, ob die Werkzeuge und Techniken, die eine feinmechanische Praxis ausmachen, ein wirtschaftlich tragfähiger Weg sind, um Konstruktionsziele zu erreichen. Dabei muss der finanzielle Aufwand für Entwicklung, Produktion und Support ebenso berücksichtigt werden wie Genauigkeit, Gewicht und Steifigkeit.

Allein die Feinmechanik bietet für jedes Problem eine Reihe von Lösungen, wie z. B. Klemmstabilität, von kinematischen Befestigungen über quasi-kinematische Befestigungen bis hin zu einem einfachen Satz aus drei bearbeiteten Einsätzen und Vorsprüngen, die durch einen geeigneten Abstand voneinander getrennt sind. Welche Lösung geeignet ist, hängt von der Anwendung ab.

So wie ein Maschinenbauingenieur, der mit komplexen Systemen arbeitet, von einem Verständnis für Elektronik und Steuerungstechnik profitiert (und umgekehrt), kann ein Verständnis von feinmechanischen Prinzipien und deren Anwendung davon profitieren alle Techniker, Ingenieure oder Manager, die an der Erstellung komplexer Systeme beteiligt sind.