Entendendo os componentes de alta precisão

O que exatamente são componentes de alta precisão?

Quando os clientes procuram uma oficina mecânica para ajudá-los em um projeto de fabricação, geralmente veem frases como "alta precisão" e peças de "ultraprecisão". Embora a oficina esteja definitivamente qualificada para realizar trabalhos de alta precisão, os clientes geralmente não têm ideia do que significa qualquer um dos termos.

Na indústria de manufatura, o termo "peças usinadas de alta precisão " normalmente se refere à usinagem de peças com tolerâncias na faixa de um dígito mícron, enquanto a ultraprecisão inclui tolerâncias na faixa submicrônica. A usinagem de peças com tolerâncias muito apertadas é sempre um desafio, mas a complexidade do trabalho é determinada não apenas pelas tolerâncias exigidas, mas também pelos materiais utilizados e pelo número de características da peça.

Onde são necessárias peças de precisão?

Componentes de ultraprecisão são necessários em indústrias como aeroespacial, odontológica, mecanismos de fluidos, medicina, esportes e tecnologia. No entanto, estamos vendo um movimento maior em direção a um trabalho de maior precisão e ultraprecisão na área médica à medida que as peças médicas se tornam menores e mais complexas.

Cada oficina de usinagem CNC tem a capacidade de fazer peças de alta precisão partes. Mas quando você quer fazer essas peças muito complexas e precisas, você precisa de maquinário sofisticado para fazer isso com eficiência. Além disso, embora um mecânico qualificado possa fazer uma peça de alta precisão, achamos importante incorporar a precisão em todo o processo de fabricação, desde a primeira consulta ao cliente até o controle de qualidade final antes que o produto chegue ao mercado.

A usinagem avançada é muito mais do que criar uma peça que atenda aos requisitos. A ideia é garantir que o plano inicial seja projetado para criar um produto funcional da forma mais eficiente e precisa possível e integrar verificações de garantia de qualidade em todo o processo para garantir que todo o envio final atenda às necessidades do cliente.

Tudo o que descrevi até agora está de acordo com os Princípios do Contador:Teoricamente, uma máquina perfeitamente simétrica, perfeitamente moldada e perfeitamente rígida tem uma elegância que não deve ser almejada na engenharia. Toda essa perfeição custa dinheiro. Às vezes, a solução mais lucrativa é introduzir imperfeições. Dada a incapacidade de obter uma máquina perfeitamente formada e perfeitamente rígida, pode ser melhor introduzir uma pequena quantidade de complacência controlada no sistema, de tal forma que alivie as tensões enquanto impacta minimamente o desempenho.

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A Escala da Engenharia de Precisão

É difícil quantificar o que "precisão" significa em "engenharia de precisão". Embora concordar com uma única definição não seja crítico, a orientação de muitos especialistas oferece informações valiosas sobre a prática de engenharia de precisão, incluindo os efeitos que precisam ser abordados.

Anteriormente, descrevi uma máquina-ferramenta de precisão ou instrumento como tendo um nível de precisão "muitas ordens de grandeza menor do que o tamanho da máquina ou instrumento em si". ou "Posicionamento e estabilidade com dimensões muito pequenas, tipicamente inferiores a 1 µm."

No Textbook of Optomechanical Engineering, Daniel Vukobratovich define:Uma estrutura rígida é aquela em que a "deflexão do peso morto é a tolerância de alinhamento". Essa preocupação com a deflexão do peso próprio sugere o axioma:quando os efeitos que você normalmente ignoraria são significativos, você está ativo no campo da engenharia de precisão. Alguns desses efeitos incluem:

Deflexão do próprio peso Expansão térmica diferencial Armazenar energia na forma de tensão que pode ser liberada e causar erros de alinhamento devido a choques, vibrações ou flutuações de temperatura Em muitas empresas, eles pesquise esses e outros efeitos, bem como formas de eliminá-los, mitigá-los ou compensá-los por meio de cursos de treinamento e artigos extensos como este.

Economia e engenharia de precisão em maior escala

Agora que tomamos o tempo para definir uma escala precisa, deve-se notar que a aplicação de princípios e técnicas de engenharia de precisão não se limita a tais escalas. Em algumas empresas, eles ajudaram uma ampla gama de clientes em setores que não são tradicionalmente considerados manufatura de precisão por:

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  Aprimorar as ferramentas e acessórios usados ​​na produção (geralmente em conjunto com automação e robótica) para melhorar o rendimento e o rendimento.
  
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  Implementação da intercambialidade de alterações de projeto e peças de reposição na produção e em campo para aumentar a flexibilidade do produto, facilidade de manutenção e vendas e atualizações de pós-venda.
  

Lembro-me de um dos engenheiros muito conhecidos comentou – qualquer um pode projetar uma ponte que não desmorone. Este ditado é sobre ter o conhecimento para não projetar uma solução. No conhecimento dos materiais e técnicas de construção disponíveis e na compreensão dos trade-offs e dos efeitos dessas escolhas. É sobre economia.

Se o problema é um problema de engenharia de precisão depende se as ferramentas e técnicas que constituem uma prática de engenharia de precisão são uma maneira economicamente viável de atingir os objetivos do projeto. Isso envolve levar em consideração os custos financeiros relativos ao desenvolvimento, produção e suporte, assim como a precisão, o peso e a rigidez.

A engenharia de precisão por si só fornece uma gama de soluções para cada problema, como estabilidade de fixação, desde fixações cinemáticas a fixações quase cinemáticas a um simples conjunto de três insertos usinados e saliências separadas por uma distância adequada. A solução adequada depende da aplicação.

Assim como um engenheiro mecânico que trabalha com sistemas complexos se beneficia de uma compreensão de eletrônica e engenharia de controle (e vice-versa), entender os princípios de engenharia de precisão e sua aplicação pode beneficiar qualquer técnico, engenheiro ou gerente envolvido na criação de sistemas complexos.