Микрообработка на станках с ЧПУ

Микрообработка становится всё более популярной, поскольку спрос на небольшие сложные изделия постоянно растет. Этот процесс позволяет обрабатывать различные детали и компоненты с более высоким уровнем точности.В этой статье обсуждается метод микрообработки, его рабочие принципы и его плюсы. Читайте до конца, чтобы узнать советы экспертов для успешной микрообработки на станках с ЧПУ.

Принципы микрообработки

Микрообработка — это технология производства сверхтонких деталей, которая расширяет пределы точности и размера. Она подразумевает удаление материала из заготовки в микрометровом масштабе с помощью технологий ЧПУ (числовое программное управление), таких как микрофрезы, микроэлектроэрозионные станки, микротокарные станки и другие прецизионные станки с ЧПУ, которые тщательно спроектированы для операций с жёсткими допусками. Станок делает точные разрезы для формирования различных деталей из обработанных материалов, таких как пластик и металлы, создавая элементы размером до 1 мкм. Микрообработка создает высокоточные детали и компоненты для медицинской, аэрокосмической, автомобильной и бытовой электронной промышленности. Микрообработка происходит посредством автоматизированного выборочного удаления материала с помощью специальных сверхмалых режущих инструментов. Процесс прецизионной обработки с ЧПУ начинается с создания подробной модели в программе CAD, которая служит чертежом процесса обработки. Затем оператор программирует станок с ЧПУ с помощью программного обеспечения CAD/CAM, которое преобразует 3D-модель обрабатываемого изделия в точные траектории инструмента и машиночитаемые коды команд. Программа CAM определяет позиционирование и перемещение инструмента на микрофрезерных и токарных станках с ЧПУ по запрограммированным траекториям, придавая заготовке нужную форму и добавляя сложные элементы с исключительной точностью.Почему микрообработка на станках с ЧПУ важна для обеспечения жёстких допусков?Из-за сложностей, с которыми сталкиваются машинисты при использовании стандартных процессов обработки с ЧПУ для чрезвычайно жестких допусков в крошечных размерах и характеристиках, микрообработка позволяет производить небольшие, сложные детали с исключительно жёсткими допусками, такими как ±1 микрон или меньше. Этот уровень сверхточности является ключевым в таких отраслях, как электроника, аэрокосмическая промышленность и медицина, где малейшее отклонение может существенно повлиять на безопасность и производительность. Поэтому крайне важно понимать основы микропроизводства, чтобы получить конкурентное преимущество в отраслях, где требуется точность, и поддерживать качество продукции.

Материалы, используемые в микрообработке

Выбор материала является критическим аспектом микроточной обработки из-за изменчивости свойств каждого материала и их пригодности для соответствующих применений. В этом разделе мы обсудим различные материалы, подходящие для микроточной обработки:
Пластик.
Микрообработка с ЧПУ совместима с различными высокопроизводительными конструкционными пластиками, такими как Peek, Teflon и Ultem. Разработчики и производители продукции в различных отраслях, включая автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность и бытовую электронику, широко используют эти пластики из-за их уникального сочетания эстетической привлекательности, стойкости к высоким температурам, прочности, размерной стабильности, устойчивости к ультрафиолетовому излучению и погодным условиям.
Металлы.
Такие металлы, как медь, нержавеющая сталь и титан, являются типичными металлами для микрообработки с ЧПУ. Медь — это распространенный материал для обработки, известный своей превосходной тепло- и электропроводностью. Это широко используемый металл для микрообработки электронных компонентов, таких как системы охлаждения, радиаторы и печатные платы (PCB). Нержавейка обладает высокой прочностью и коррозионной стойкостью, что делает ее пригодной для точной микрообработки медицинских приборов, ортопедических имплантатов и хирургических инструментов. Кроме того, её совместимость с процессом стерилизации и долговечность делают её идеальным выбором в здравоохранении. Титан является широко используемым материалом для микроточной обработки в аэрокосмической промышленности благодаря своему замечательному соотношению прочности к весу, экстремальным температурам и коррозионной стойкости. Кроме того, производители медицинских приборов используют титан в микрообработке различных протезов и имплантатов из-за его биосовместимости.
Композиты.
Типичные композиты для обработки на станках с ЧПУ включают полимер, армированный углеродным волокном (CFRP), полимер, армированный стекловолокном (GFRP). Базальтовый армированный полимер (BFRP) и композиты с керамической матрицей (CMC). CFRP — это типичный материал для микрообработки, известный своей легкостью и высокой прочностью. Этот передовой конструкционный материал подходит для микроточной обработки структурных компонентов самолетов, компонентов гоночных автомобилей и спортивного инвентаря.

Преимущества микроточной обработки

Микрообработка — это основная технология точного производства, предлагающая множество преимуществ. Некоторые из ожидаемых преимуществ микроточной обработки включают:
Настройка. Обработка на станках с ЧПУ Micr обеспечивает неограниченную гибкость в настройке продукта, особенно на этапе прототипирования. Она отвечает требованиям различных приложений, включая очень маленькие, сложные детали, которые изготавливаются под конкретные цели или для конкретных людей. Точность и аккуратность. Производители в различных отраслях промышленности могут добиться невероятно точных деталей с микрометрическими допусками, используя микрообработку с ЧПУ. Этот уровень точности имеет решающее значение для таких областей применения, как производство электронных и медицинских приборов, где более жесткие допуски и мелкие детали не подлежат обсуждению. Универсальность. Микрообработка совместима с различными материалами, включая композиты, керамику, пластик и металлы. Она обеспечивает производство различных прецизионных микродеталей со сложной геометрией и чрезвычайно жёсткими допусками. Последовательность и воспроизводимость
Микроточное обрабатывающее оборудование — это управляемые компьютером машины, которые следуют запрограммированному набору инструкций, что позволяет получать последовательные и повторяемые результаты во многих производственных циклах. Таким образом, оно помогает устранить отклонения, вызванные человеческим фактором, и обеспечивает более высокое качество и более однородные результаты. Ограничения микроточной обработкиНесмотря на то, что микрообработка с ЧПУ предлагает множество преимуществ, она создает определенные проблемы, которые могут помешать достижению желаемых результатов. К ним относятся:
Первоначальные инвестиции. Специализированное микрообрабатывающее оборудование и инструменты часто обходятся дороже, чем традиционные станки. Поэтому предприятиям следует убедиться, что их бюджет соответствует ожидаемой окупаемости инвестиций. Отсутствие гибкостиНесмотря на исключительную повторяемость и точность микростанков с ЧПУ, они могут быть менее гибкими в адаптации к определенным изменениям конструкции. Может потребоваться изменение настройки или программы, что приведет к дополнительным затратам. Сложность оборудования и эксплуатации. Микроточная обработка — это очень сложная операция, требующая опыта и точного контроля, что может быть непросто. Аналогично, сложность оборудования для микрообработки является серьезным ограничением для операторов без предварительного опыта или знаний. Высокая потребность в обслуживании. Высокоточное микрообрабатывающее оборудование требует регулярного обслуживания и калибровки.

Как выбрать подходящее оборудование для микрообработки?
Выбор оборудования для микрообработки, подходящего для вашего проекта, может быть сложным, поскольку вам необходимо учитывать несколько параметров. Ниже приведены некоторые факторы, которые вам необходимо учитывать для выбора идеального оборудования для микрообработки: Требования к точности. Прежде чем выбирать оборудование для микропроизводства, убедитесь, что его прецизионные возможности соответствуют допускам, требуемым приложением. Например, производителю медицинских приборов может потребоваться микростанок с ЧПУ, способный производить мелкие сложные элементы с микроточностью для хирургических инструментов. Аналогично, производителю деталей для самолетов могут потребоваться станки, способные добавлять элементы с микроточностью для таких компонентов, как крылья самолета, подшипники и шасси.
Совместимость материалов и гибкость инструмента. При микропроизводстве деталей для предполагаемого применения убедитесь, что возможности станка совместимы с выбором материала. Например, производителю деталей для аэрокосмической отрасли могут понадобиться станки с ЧПУ, способные резать высокопрочные сплавы, такие как инконель и титан.Кроме того, производители часов, которым может потребоваться изготовить ряд мелких сложных деталей, должны выбрать подходящее обрабатывающее оборудование, способное работать с различными микроинструментами.Размер и сложность.
Размер и сложность предполагаемых деталей являются критическими факторами при выборе подходящего оборудования для микрообработки. Центр микрообработки, используемый производителями автомобильных деталей для создания более крупных компонентов, будет отличаться по спецификациям от центра электронной компании, производящей миниатюрные разъемы.
Масштабируемость. Еще одним соображением при выборе оборудования для микрообработки является то, насколько оборудование соответствует долгосрочным планам роста компании. Начинающий бизнес в области микроточности может рассмотреть возможность начать с меньших, менее автоматизированных машин и использовать более продвинутые системы по мере роста бизнеса.
Интеграция программного обеспечения. Убедитесь, что программное обеспечение CAD/CAM соответствует требованиям микрообработки, чтобы обеспечить оптимизированную работу. Например, производитель оптики может проектировать сложные геометрии линз с помощью специализированного программного обеспечения, требующего совместимого оборудования для микрообработки для их создания.

Практические советы по микрообработке на станках с ЧПУ

Микропроизводство — это точная операция, требующая тщательного рассмотрения различных параметров для обеспечения успеха процесса. Ниже приведены полезные соображения по достижению высокой точности в микропроизводстве.
Оптимизация настроек станка. Настройка соответствующих параметров микрообработки, включая скорость подачи и скорость шпинделя, может обеспечить точность. Таким образом, убедитесь, что микростанок с ЧПУ тщательно откалиброван в соответствии с инструментом и материалом заготовки, а также конкретными требованиями предполагаемых микрообработанных деталей.
Управление температурой. Может произойти расширение или сжатие материала, что повлияет на точность из-за изменений температуры. Вы можете предотвратить это осложнение, учтя тепловое расширение при проектировании или поддерживая стабильную температуру при обработке. Выбор и обслуживание инструмента. Выбор инструмента является одним из критических параметров в микропроизводстве прецизионных деталей. Предпочтительный инструмент должен быть меньше и точнее, поскольку масштаб микрообрабатываемых деталей уменьшается. Чтобы выдерживать требования процесса обработки, выбранные микроинструменты должны быть изготовлены из высококачественных материалов, таких как карбид или алмаз, и покрыты DLC или TiAlN.
Настройка и фиксация деталей. При обработке микродеталей на станках с ЧПУ использование автоматизированных систем загрузки и выгрузки заготовки, а также специализированных приспособлений для надежного удержания мелких деталей в нужном положении помогает предотвратить повреждения и поддерживать более высокую точность.
Квалифицированный и опытный оператор. Наличие квалифицированных и опытных операторов станков с глубоким пониманием микропроизводства с ЧПУ и пристальным вниманием к деталям может помочь преодолеть потенциальные подводные камни и достичь желаемых допусков. Они помогают обеспечить надлежащее крепление заготовки, выбор инструмента и настройку микрофрезерного станка, гарантируя точность микрообработанных деталей. Что еще более важно, опытный оператор может контролировать качество с помощью методов проверки микромасштабных характеристик и мастерства оборудования.

Применение микрообработанных деталей

Микропроизводство не ограничивается какой-либо отраслью, поскольку точность имеет важное значение для многих приложений. В этом разделе мы рассмотрим некоторые из распространенных применений микрообработанных деталей.
Аэрокосмическая промышленность Большинство деталей и компонентов самолетов, таких как компоненты двигателя, специальные крепежи и навигационные системы, подвергаются микрообработке с высокой точностью. Микрообработка этих деталей с ЧПУ помогает достичь желаемых допусков, что было бы сложно при использовании других традиционных методов обработки.
Автопром. Последовательность и высокая точность имеют решающее значение при обработке автомобильных деталей. Производители автомобилей используют микрообрабатывающие центры с ЧПУ для производства небольших деталей транспортных средств, таких как компоненты клапанов, топливные форсунки и детали датчиков. Эти детали должны сохранять высокую точность, чтобы обеспечить общую долговечность, эффективность и безопасность транспортного средства.
Электронная промышленность. Микропрецизионная обработка — распространенная технология в секторе электроники, используемая при производстве разъемов, радиаторов, мобильных устройств и ноутбуков благодаря своей высокой точности, позволяющей создавать компактные конструкции этих изделий без ущерба для производительности. Медицинские приборы
Медицинская промышленность пользуется большим спросом на микрообработанные детали, поскольку точность важна для обеспечения надежности и безопасности различных хирургических инструментов и медицинских приборов, таких как слуховые аппараты, кардиостимуляторы, стоматологические бормашины и эндоскопы.
Часовое дело. Микропроизводство является основополагающим в часовой промышленности из-за высокой детализации и точности, необходимых для создания роскошных и точных часов. Оно помогает изготавливать небольшие, сложные компоненты и механизмы, включая шестерни и спусковые механизмы.
Фотонная промышленность. Микроточная обработка помогает производить различные оптоволоконные компоненты, держатели зеркал и крепления объективов для лазерной техники и систем визуализации. Производители используют эту технологию для оптических приложений из-за ее замечательной точности и последовательности.

Заключение

Микрообработка с ЧПУ — это специализированный процесс производства миниатюрных компонентов для различных высокотехнологичных отраслей. Разработчики продукции добились жёсткого допуска в микрообработанных компонентах со сложными конструкциями и мелкими деталями благодаря универсальности различных высокоточных микрофрезерных станков, токарных станков швейцарского типа с ЧПУ, микроэлектроэрозионных станков и токарных центров с ЧПУ.
Made on
Tilda