Comprendre les composants de haute précision

Que sont exactement les composants de haute précision ?

Lorsque les clients recherchent un atelier d'usinage pour les aider dans un projet de fabrication, ils voient souvent des expressions telles que "pièces de haute précision" et "d'ultra-précision". Bien que l'atelier soit définitivement qualifié pour effectuer un travail de haute précision, les clients n'ont le plus souvent aucune idée de ce que signifient les termes.

Dans l'industrie manufacturière, le terme "pièces usinées de haute précision " fait généralement référence à l'usinage de pièces avec des tolérances de l'ordre du micron à un chiffre, tandis que l'ultra-précision comprend des tolérances de l'ordre du sous-micron. L'usinage de pièces avec des tolérances très serrées est toujours un défi, mais la complexité du travail est déterminée non seulement par les tolérances requises, mais aussi par les matériaux utilisés et le nombre de caractéristiques de la pièce.

Où les pièces de précision sont-elles nécessaires ?

Les composants ultra-précis sont nécessaires aux industries telles que l'aérospatiale, la dentisterie, les mécanismes fluides, la médecine, le sport et la technologie. Cependant, nous assistons à une plus grande évolution vers un travail de plus grande précision et d'ultra-précision dans le domaine médical à mesure que les pièces médicales deviennent plus petites et plus complexes.

Chaque atelier d'usinage CNC a la capacité de fabriquer des pièces de haute précision les pièces. Mais lorsque vous souhaitez fabriquer ces pièces très complexes et précises, vous avez besoin de machines sophistiquées pour le faire efficacement. De plus, même si un mécanicien qualifié peut fabriquer une pièce de haute précision, nous avons jugé important d'intégrer la précision tout au long du processus de fabrication, de la première consultation client au contrôle qualité final avant la mise sur le marché du produit.

L'usinage avancé est bien plus que la création d'une pièce qui répond aux exigences. L'idée est de s'assurer que le plan initial est conçu pour créer un produit fonctionnel aussi efficacement et précisément que possible, et d'intégrer des contrôles d'assurance qualité tout au long du processus pour s'assurer que toutes les expéditions finales répondent aux besoins des clients.

Tout ce que j'ai décrit jusqu'à présent est conforme aux principes du compteur :Théoriquement, une machine parfaitement symétrique, parfaitement formée et parfaitement rigide a une élégance à laquelle il ne faut pas aspirer en ingénierie. Toute cette perfection coûte de l'argent. Parfois, la solution la plus rentable consiste à introduire des imperfections. Étant donné l'impossibilité d'obtenir une machine parfaitement formée et parfaitement rigide, il peut être préférable d'introduire une petite quantité de conformité contrôlée dans le système, de manière à soulager les contraintes tout en ayant un impact minimal sur les performances.

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L'échelle de l'ingénierie de précision

Il est difficile de quantifier ce que "précision" signifie dans "ingénierie de précision". Bien qu'il ne soit pas essentiel de s'entendre sur une définition unique, les conseils de nombreux experts offrent un aperçu précieux de la pratique de l'ingénierie de précision, y compris les effets qui doivent être pris en compte.

Plus tôt, j'ai décrit une machine-outil ou un instrument de précision comme ayant un niveau de précision "de plusieurs ordres de grandeur inférieur à la taille de la machine ou de l'instrument lui-même". ou "Positionnement et stabilité avec de très petites dimensions, généralement inférieures à 1 µm."

Dans le Textbook of Optomechanical Engineering, Daniel Vukobratovich définit :Une structure rigide est une structure dans laquelle "la déviation du poids mort est inférieure à la tolérance d'alignement". Cette préoccupation pour la déviation du poids propre suggère l'axiome :lorsque les effets que vous ignoreriez normalement sont importants, vous êtes actif dans le domaine de l'ingénierie de précision. Certains de ces effets incluent :

Déviation due au poids propre Dilatation thermique différentielle Stockage d'énergie sous forme de déformation qui peut être libérée et provoquer des erreurs d'alignement dues à des chocs, des vibrations ou des fluctuations de température Dans de nombreuses entreprises, ils étudiez ces effets et d'autres, ainsi que les moyens de les éliminer, de les atténuer ou de les compenser grâce à des cours de formation et à des articles détaillés comme celui-ci.

Économie et ingénierie de précision à plus grande échelle

Maintenant que nous avons pris le temps de définir une échelle précise, il convient de noter que l'application des principes et des techniques d'ingénierie de précision ne se limite pas à de telles échelles. Dans certaines entreprises, ils ont aidé un large éventail de clients dans des secteurs qui ne sont pas traditionnellement considérés comme de la fabrication de précision en :

• Perfectionner les outils et les accessoires utilisés dans la production (souvent en conjonction avec l'automatisation et la robotique) pour améliorer le débit et le rendement.

• Mise en œuvre de l'interchangeabilité des modifications de conception et des pièces de rechange dans la production et sur le terrain pour augmenter la flexibilité du produit, la facilité d'entretien et les ventes et mises à niveau du marché secondaire.

Je me souviens que l'un des ingénieurs les plus connus a fait remarquer que n'importe qui peut concevoir un pont qui ne s'effondrera pas. Ce dicton parle d'avoir les connaissances nécessaires pour ne pas surconcevoir une solution. Sur la connaissance des matériaux et des techniques de construction disponibles et sur la compréhension des compromis et des effets de ces choix. C'est une question d'économie.

Que le problème soit un problème d'ingénierie de précision dépend de la question de savoir si les outils et les techniques qui constituent une pratique d'ingénierie de précision sont un moyen économiquement viable d'atteindre les objectifs de conception. Cela implique de prendre en considération les coûts financiers liés au développement, à la production et au support, tout comme la précision, le poids et la rigidité.

L'ingénierie de précision à elle seule fournit une gamme de solutions à chaque problème, telles que la stabilité de serrage, des fixations cinématiques aux fixations quasi-cinématiques en passant par un simple ensemble de trois inserts et saillies usinés séparés par une distance appropriée. La solution appropriée dépend de l'application.

Tout comme un ingénieur en mécanique travaillant avec des systèmes complexes bénéficie d'une compréhension de l'électronique et de l'ingénierie de contrôle (et vice versa), la compréhension des principes d'ingénierie de précision et de leur application peut bénéficier tout technicien, ingénieur ou gestionnaire impliqué dans la création de systèmes complexes.