数控加工

微型数控加工：将精度提升到微米级

12 月 24, 2024

微型数控加工采用现代计算机化机床，主要用于生产精度达到微米的小型零件。这些进步为电子、医疗器械、航空航天等几乎所有行业带来了新的能力。了解微型铣削、微型车削和其他微型加工工艺如何在微米尺度上提供越来越高的制造精度。

由于技术正朝着微米尺度发展，元件和集成电路不断缩小，因此对能够轻松制造微米级元件的制造工艺的要求急剧上升。在这一需求的推动下，微型数控加工这一利基领域应运而生，它采用计算机控制的切削工具，这些工具经过优化，可按照头发丝粗细的几倍进行加工。这项技术已被公认为一种新兴的推动技术，可用于电子、医疗设备、航空和能源系统等多个领域。欢迎收看本系列节目，我们将向您介绍微加工技术，以及它如何通过令人难以置信的精确度实现创新突破。

什么是微型数控加工？

微型数控加工涉及使用数控机床这些工具专为微加工而设计。这些工具包括微型铣床、微型车床、微型电火花机和其他用于微加工的精密加工工具。它们能够切割金属以及由金属、塑料、陶瓷、硅和其他具有 1 微米精细结构的材料制成的设备。

精确度的历史演变

从基本的机械微加工到先进的微加工方法，如微放电加工 (EDM) 和微激光束加工 (LBM)，代表了精细加工行业的进步。微型机械加工已有一百多年的历史，而微型数控加工在过去三十年中已发展成为制造业的主流工艺。

微加工原理

在微型数控加工中，工具和方法经过精心设计，可处理传统加工无法达到的尺寸和公差，标志着制造能力的重大飞跃。其核心原理是利用计算机引导的受控材料去除，以极高的精度实现所需的几何形状和特征。

微型元件：从医疗设备到制表业

医疗设备：保证微米尺度的安全性

在医疗领域、数控加工工艺用于制造复杂和高精度的植入物，如支架和骨科植入物以及手术工具。这些应用通常需要生物相容性材料，如钛和某些合金或聚合物，而微型数控加工的精度通过实现一丝不苟的严格设计公差，确保了这些设备的安全性和有效性。能够以微米为单位制造微型植入物和器械，使医疗行业能够开发出造福患者的新型微创手术。

计时技术：从复杂齿轮到千分尺

制表业，尤其是豪华和精密钟表业，广泛使用微型数控加工来制造精密制表业标志性的复杂小部件，如齿轮、擒纵机构、摆轮和其他微型机械装置。这些超小型钟表部件对细节和精度的要求极高，因此微型数控加工是不可或缺的工艺。从摆轮游丝的个位数微米尺寸到亚微米级精加工，现代制表业不断挑战微型化的极限，而这只有通过微型数控加工技术才能实现。

掌握方法：铣床、车床及其他

微型铣削：像专家一样塑造微小零件

微铣用于制造非常小而精细的形状。被称为微米铣刀的微型切割工具通过数控机床移动，将复杂的设计精确地雕刻成微型零件。通过使用计算机控制的数控铣床因此，可以在极小的范围内切割出复杂的图案和轮廓。这种方法非常适合制作具有复杂几何形状的物体。

微车削：完美纺纱

微车削与普通车床操作类似，但尺寸更小，它是通过旋转工件并沿工件移动微小的切削刀具来实现的。这样就可以在非常小的尺寸范围内加工出圆形零件，如小型圆柱体和棒材。微型车床在旋转工件的同时，切刀将工件层层切削，以形成最终的形状和尺寸。

其他技能钻孔、平滑、整形

微型钻孔可钻出非常小的孔，但精确度.微打磨使用细砂纸在硬质材料上打磨出光滑的表面。微型放电加工 (EDM) 可利用微小的电火花塑造坚硬的金属。每种技术都能满足不同的微型制造需求。

满足材料需求：从金属到复合材料

金属：坚固耐用的选择

金属具有强度和耐久性，因此常用。常见的金属包括轻质的铝、耐腐蚀的不锈钢和既坚固又具有生物相容性的钛。当导电性很重要时，黄铜是另一种选择。黄铜的刚性使其适用于精密的微型数控加工。

塑料：品种多样，易于加工

有许多可加工的塑料类型都可以用微型数控系统轻松切割。例如，经常用于 3D 打印的 ABS、以耐用性著称的 POM 以及高性能塑料，例如 PEEK 用于医疗和航空航天领域。它们的可加工性和不同特性可满足不同行业的需求。

陶瓷：耐热、坚硬但易碎

有些陶瓷尽管硬度很高，但仍可进行微加工。这使得陶瓷具有耐热性和电绝缘性等优点。常见的陶瓷包括氧化铝和碳化硅。然而，由于它们的脆性，在进行精确的数控操作时需要格外小心，以避免损坏。

复合材料：调整性能

复合材料策略性地将两种材料结合在一起，例如碳纤维与环氧树脂。这比每种成分单独使用都能提供更好的性能。这种材料广泛应用于汽车领域、航天和运动器材行业，这些行业对强度重量比要求很高。复合材料扩大了选择范围。

应用无止境：从航空航天到光子学

航空航天为大型飞机制作微小部件

微型数控加工制造出微小但重要的机械装置，使航空航天技术成为可能。微型燃料喷射器、控制面和航空传感器等都需要高精度制造。飞机的可靠性取决于以微米精度加工的部件。

电子产品：挑战小型技术的极限

消费电子行业通过微型化不断推动创新。微型数控加工对于制造微型内部零件至关重要，如带有详细痕迹的印刷电路板和集成传感器封装。它可以在不影响性能的前提下缩小设备尺寸。

核心产业之外

汽车制造业利用微型数控机床加工精密喷射部件。电信应用包括微型滤波器和天线。光学领域依靠它制造微型光学元件。纳米技术和新型材料等新兴领域也利用微数控技术设计新设备。它的多功能性扩展到包括科学研究在内的许多领域。

通过精确度继续取得进展

随着技术的进步，对微型制造能力的要求也会越来越高。微型数控加工通过高精度微米尺度的工程技术应对这些挑战，在推动工业发展方面发挥着重要作用。在未来，它仍将是创新的重要推动力。

精准完美：能力与挑战

精度：微小公差至关重要

实现微米或更小的精度至关重要，因为部件之间在微型尺度上相互依赖。微型数控系统可为要求苛刻的应用提供如此严格的公差。

复杂的微型设计

它可以制造出极其复杂的微小零件，而这些零件通过普通加工根本无法制造。突破小型设计的极限。

经验丰富的精密工作

需要由熟练的操作人员精心选择工具、优化设置和专用夹具，以处理微型化问题。工件.耐心和细腻带来成果。

克服小障碍

刀具的快速磨损、敏感材料和微小毛刺都需要采取检查、冷却剂和特殊夹具等策略。克服与规模相关的挑战，保持精度。

结论

微型数控加工使制造业的精度水平达到了真正的完美。能够制造出以微米或更小的尺寸测量的复杂零件和复杂几何形状，这看起来几乎是不可思议的。但要实现这一目标，必须熟练掌握在如此微小的范围内工作所需的材料、工具和工艺。虽然微机械加工面临着巨大的挑战，如工具寿命短、对毛刺和应力的敏感性等，但微机专家们通过创新克服了这些障碍。无论是生产关键的医疗植入物，还是开拓新的技术进步，微型数控技术的可能性都在不断扩大。

精密工程的未来取决于不断突破微型化的极限。每达到一个新的微观细节水平，就会出现新的应用。因此，随着这项技术的发展，在无限小的尺度上掌握更高水平的完美技术的可能性是无限的。