Tarkkuusosilla tarkoitetaan osia, joissa nimensä mukaan mittatarkkuudella on erityisen suuri merkitys. Tarkkuusosat ovat usein haastavia valmistaa niille määriteltyjen tiukkojen toleranssien, monimutkaisten geometrioiden tai haastavien materiaalien vuoksi.
Tarkkuusosia tarvitaan pitkälle kehitetyissä koneissa ja laitteissa. Niitä käytetään esimerkiksi puolustus- ja ilmailuteollisuudessa, puolijohdeteollisuudessa, sekä kvanttiteknologiassa ja terveysteknologiassa.
Tarkkuusosien laadulla on usein suora vaikutus laitteen käyttäjän turvallisuuteen, kuten esimerkiksi röntgenlaitteissa, tai niiden käyttöympäristöt ovat erittäin vaativia. Esimerkiksi kvanttitietokoneissa on tarkkuusosia, joiden on toimittava lähes absoluuttisessa nollapisteessä ja satelliiteissa käytettävien osien tulee toimia avaruuden äärioloissa.
Siksi tarkkuusosien on toimittava täydellisesti yhteen ja niiden valmistus vaatii erinomaista ammattitaitoa. Valmistuskumppanin valinnassa on siis syytä olla tarkkana.
Toleransseilla tarkoitetaan koneistettavan osan mittojen, muotojen tai sijaintien sallittuja poikkeamia. Toleranssit ovat erittäin tärkeitä, koska ne määrittävät, kuinka tarkasti osa pitää valmistaa. Toleranssit määritellään piirustuksessa, jonka mukaan osa koneistetaan. Tarkkuusosissa toleranssit ovat yleensä tiukkoja eli mittavaihtelua sallitaan hyvin vähän.
Osan geometria tarkoittaa osan muotoa, sen mittoja, pintojen sijainteja toisiinsa nähden ja muita fyysisiä ominaisuuksia, jotka määrittävät, miten osa koneistetaan. Osan geometria määrittelee valmistusmenetelmän, työstövälineiden asetukset ja työstöjärjestyksen. Siksi geometrialla on suuri vaikutus tarkkuusosan laatuun ja lopulta sen toimivuuteen osana kokonaisuutta.
Toleranssit ja geometriat vaikuttavat materiaalin lisäksi osan hintaan: mitä tiukemmat toleranssit ja mitä monimutkaisemmat muodot, sitä enemmän osan valmistukseen menee aikaa ja sitä enemmän osa maksaa.
>> Lue blogista lisää: Mistä CNC-koneistuksen hinta muodostuu?
Yleisimpiä tarkkuusosien materiaaleja ovat erilaiset teräkset, titaani, kovametallit, nikkeliseokset, alumiini, kupari ja messinki. Myös teknisiä muoveja voidaan käyttää tarkkuusosissa.
Materiaalia valitessa huomioidaan useita tekijöitä. Osalta vaadittavat mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuudet, kuten kovuus, lujuus ja korroosionkestävyys vaikuttavat materiaalivalintaan. Myös pinnoituksen tarve vaikuttaa materiaalin valintaan. Lisäksi huomioon on otettava lopullisen tuotteen käyttöympäristö: liittyykö käyttöön esimerkiksi äärimmäisiä lämpötiloja tai kemiallista altistusta?
Oikeanlainen materiaali voi olla haastava työstää, eli se voi olla erittäin kovaa tai sitkeää, tai toisaalta hyvin pehmeää, tai se voi elää ja muuttua valmistusprosessin aikana. Tällaisten materiaalien työstö vaatii tarkkaa suunnittelua, kokemusta vastaavien materiaalien kanssa työskentelystä ja oikeanlaisia työstövälineitä.
Tarkkuusosia voidaan valmistaa useilla eri menetelmillä ja monesti erilaisia menetelmiä yhdistämällä. Käytettyjä valmistusmenetelmiä ovat esimerkiksi CNC- ja EDM-koneistus, hionta ja hitsaaminen.
CNC-koneistus on valmistusmenetelmä, jossa konetta ohjataan tietokoneohjelman avulla. Koneistus on lastuava menetelmä, eli osa valmistetaan poistamalla materiaalia aihiosta. Työstö tapahtuu jyrsimällä, sorvaamalla tai hiomalla.
Tarkkuusosien vaativaan koneistukseen tarvitaan operaattorilta eli koneistajalta syvällistä osaamista, kokemusta ja tarkkuutta. Operaattorit laativat osan piirustusten perusteella ohjelman, jonka mukaan CNC-kone poistaa materiaalia aihiosta.
CNC-koneen ohjelmaa laadittaessa on huomioitava useita tekijöitä, kuten osan geometria, ja materiaali, työstö- ja syöttönopeudet, jäähdytysnesteen käyttö, työkalujen valinta ja niiden kulumisen hallinta. Myös työstökoneen ominaisuudet, kuten akselien määrä ja niiden liikeradat sekä voimat, on otettava huomioon ohjelmaa tehtäessä.
EDM-koneistus eli sähköpurkauskoneistus, on tarkkuusmekaniikan valmistuksessa käytetty työstötapa. Menetelmiä on kaksi: lankakipinätyöstä ja uppokipinätyöstö. Lankakipinätyöstössä langanohjaimien välissä liikkuva metallinen lanka leikkaa aihiota kipinöimällä. Menetelmän tarkkuus on jopa muutaman mikronin luokkaa – millimetriin mahtuu tuhat mikronia.
Uppokipinätyöstössä sähkövirta muodostaa jännitteen työkalun ja työstettävän kappaleen välille. Jännite synnyttää purkauksen eli kipinän. Aihioon työstetään kipinöimällä työkalun negatiivinen muoto.
Myös erilaisia hitsausmenetelmiä käytetään tarkkuusosien valmistuksessa. Esimerkiksi Mectalentissa valmistetaan orbitaalihitsauksen avulla putkistoja, jota käytetään mm. ALD-pinnoituslaitteistoissa. Orbitaalikoneen hitsauspää kiertää kiinteän työkappaleen ympäri, jolloin hitsaussaumasta tulee tasalaatuisen ja tarkka. Menetelmä sopii erityisen hyvin vaativiin hitsaustöihin, joissa hitsaussauman laadulla on suuri merkitys.
>> Lue blogi: Orbitaalihitsaus sopii erinomaisesti tarkkuusosien valmistukseen
Laadunvarmistus, eli erilaiset mittaukset ja testaukset, on olennainen osa tarkkuusosien valmistusta. Laadunvarmistus on prosessi, jonka avulla varmistetaan, että osat täyttävät mittatoleranssit ja muut niille asetetut vaatimukset. Laatuspeksit tulevat asiakkaan määrittämistä laatuvaatimuksista sekä valmistajan omasta laadunvarmistusprosessista. Laadunvarmistusta tehdään osan koko elinkaaren ajan.
Hyvin tarkkoja, mikronitason toleransseja tarkistetaan mittakoneilla, kuten profiiliprojektiorilla ja koordinaattimittauskoneella. Kappaleen epäkeskeisyyttä mitataan mittakelloillla ja reikiä 2-pistesisämittalaitteella. Pinnankarheutta todennetaan mittalaittein ja vertailupalloilla. Kaikki tarkkuusosan valmistusprosessin tarkistukset, testit ja mittaukset kirjataan mitta- ja tarkastuspöytäkirjaan, josta asiakas voi tarkastella laaduntarkkailun tuloksia.
Me Mectalentilla noudatamme tarkasti myös asiakkaidemme toimialojen laatustandardeja. Eri tuotteille on erilaisia vaatimuksia ja standardeja, jotka osien ja tuotteiden tulee täyttää. Nämä erilaiset, niin kansallisesta kuin EU-tasoisesta sääntelystä löytyvät, vaatimukset varmistavat tuotteiden turvallisuuden.
>> Lue blogi koneistettujen osien laadunvarmistuksesta
Yhteenvetona voidaan siis sanoa, että tarkkuusosien valmistuksessa on tärkeää varmistaa komponenttien korkea laatu ja niiden mittatarkkuus. Tämä saavutetaan huolellisella menetelmäsuunnittelulla, tarkkaan valitulla materiaalilla, ja kokeneiden koneistuksen ammattilaisten tietotaidolla.
Lisäksi laadunvarmistusprosessit, kuten tarkastukset ja mittaukset tuotannon eri vaiheissa, ovat olennaisia, kun varmistamme, että jokainen osa vastaa sille asetettuja vaatimuksia.
Tarkkuusosien valmistuksessa tarvitaan huippuluokan ammattitaitoa ja osaamista, jollaista meiltä Mectalentista löytyy runsaasti – olemmehan erikoistuneet tarkkuusmekaniikan valmistukseen jo yli 30 vuoden ajan.
>> Ota yhteyttä, jos haluat kuulla lisää palveluistamme!