微型数控加工：工艺、类型和优势

“从医药到飞机等行业，微型数控铣削工艺因其能够实现较小的公差而成为生产微型器件的广泛采用的方法。”

微型化趋势显而易见，这意味着制造的产品具有从几毫米到几微米的微小部件。这一趋势与汽车和生物医学行业、航空航天和电子行业以及通信行业息息相关。上述要求迫使人们使用精密微加工。这不仅仅是制造小零件；而是要获得零件上所需的特征，无论大小。这意味着使用复杂的方法和程序来提高所获得结果的精度。本文围绕微加工、其与传统技术的比较、微加工所涉及的不同工艺、工艺中使用的工具以及微加工在不同领域的不同用途展开。

 

微型数控加工定义

精密微加工 

微 数控加工 采用专门为微观层面工作而开发的小型 CNC 机器。这些精密工具（例如微型铣床、车床和电火花加工机）可以高精度地生产小型零件，甚至可以生产 1 μm 的特征。这些机器由计算机辅助设计/计算机辅助制造软件控制，将 3D 设计转化为切割、铣削和塑造金属、塑料、陶瓷和硅等材料的指令。

 

微加工与传统技术 

微加工在某些方面与传统加工工艺有所区别。首先，它可以制造公差最小的工件，并且加工出其他加工工艺无法加工的微小特征。微加工中使用的工具尺寸较小，精度较高；因此，在操作和定位时需要更加小心。 

此外，微加工对于要加工的材料具有通用性，可以是金属、聚合物或复合材料。这种灵活性对于需要精密且具有复杂特征的零件的多个行业来说是理想的。使用微加工的一些行业是半导体和医疗设备的制造，因为该工艺具有高精度，这对于新技术和医疗设备的生产是必不可少的。

 

探索微加工方法 

金属加工行业采用各种微加工方法。最常见的方法包括：

机械微加工： 

• 对详细组件和部件的精确度较高。 
• 应用于电子、医疗领域。 
• 这确保了作品具有高度的准确性和非常光滑的表面。 
• 用于微型零部件的精密设备。 
• 提高复杂零件的生产效率。 
• 它支持快速成型和精确制造的过程。 

微铣削

微型数控铣削

该技术使用围绕工件旋转的切削工具。它从工件上去除少量材料。它适用于在材料上创建精致而复杂的图案和形状。适用于不同的材料，可提供精度。通常，它生产微模具和微流体系统。它还制造健康和电子仪器的零件。核心功能如下； 

• 使用小型刀具和计算机数控技术。 
• 擅长雕刻复杂的几何形状。 
• 它们用于小型复杂的零件以及微型模具。 
• 在半导体和航空航天工业中占有重要地位。 
• 它允许创建原型和进行精确生产。 
• 增强微工程解决方案的能力。 

微车削： 

微车削

与车削操作一样，微车削也需要工件旋转。切削刀具沿直线移动。这个过程是在较小的范围内进行的。它用于制造具有高精度的圆形或圆柱形零件。它允许组件的细节非常高。一些例子是微型销和微型轴。优点包括表面光滑和产品精度高。 

• 准确地创建小圆柱形部件。 
• 对于医疗设备和航空航天部件至关重要。 
• 提高表面质量和生产效率。 
• 配合微铣削，实现多样化制造。 
• 允许复杂的图案和实用的部分。 

微钻孔： 

微钻

•  为电子设备制造微小而精确的孔。 
•  对于 PCB 和微流体设备的制造至关重要。 
•  有助于实现零件生产的高精度。 
•  能够以较高的速度创建复杂的组件。 
•  有助于对微小部件进行精确钻孔。 

 微研磨： 

微研磨

•  它使用细磨料来实现精细的表面处理。 
•  对于光学和精密部件来说至关重要。 
•  将零件表面抛光至高质量标准。 
•  提高微工程工艺的性能。 
•  它们支持材料的精确切割和成型以及精加工。 
•  它可以与其他微加工工艺结合有效使用。 

 微超声波加工（Micro-USM）： 

• 包括超声波振动和磨料。 
• 适用于难以切割的材料，例如陶瓷。 
• 减少对被切割或加工材料的热影响。 
• 用于半导体生产中复杂结构的形成。 
• 这有助于支持MEMS制造中的高精度组件。 
• 提高微电子和光学方面的能力。 

 热微加工： 

• 利用热能对材料进行精确切割或剃须。 
• 适用于航空航天工业中使用的难加工材料。 
• 可以创建高尺寸精度和精细的作品。 
• 可以在工件表面创建微型特征。 
• 建议用于要创建的部件形状复杂且细节程度高的设计。 
• 改进敏感应用中的制造过程。 

 

航空航天微加工零件的优势

• 精确： 微加工中的 CNC 技术非常精确，这特别有用，特别是对于航空航天零件，因为它们是按照严格的标准制造的。 
• 高效： 微加工还具有降低人力成本的优势，同时缩短了航空航天零件的生产时间。 
• 多功能性： CNC机床用途广泛，可以切割金属、塑料、陶瓷等材料，从而可以塑造某些零件。 
• 坚持是关键 CNC技术还可以帮助提高生产过程中的准确性，避免公司因批次不同而生产出不合格产品的情况。 
• 创新： 微加工技术用于无人机和微型卫星等当代航空航天系统的新一代设计和小型部件。 

 

微加工的考虑因素和限制

• 初始投资： 微型数控机床的初始成本和机床实施成本相对较高。因此，必须充分了解成本，并从长远角度看待机床的效益。 
• 运营专长： 数控机床的操作需要一定的熟练程度和经验；这意味着那些习惯于传统方式操作机械的操作员可能需要一些时间来适应新技术。 
• 复杂： CNC 机床是生产复杂零件的理想选择，但机床的编程和加工工具令人担忧，尤其是在需要重新设计或改变流程时。 
• 适应性： CNC 机床最适合应用于不需要经常改变设计的生产过程，因为这意味着必须对机器进行重新编程或以某种方式进行改变，而这需要时间。 
• 经济可行性： 因此，可以得出结论，微加工在制造高精度部件方面是有效的；然而，应评估微加工对时间和航空航天部件细节程度的有效性。 

 

兼容微型 CNC加工材料

微型 CNC 加工适用于塑料和金属。最常用的金属合金和塑料包括：

金属和合金 

微型 CNC 加工用途广泛，可以加工几乎所有类型的金属和合金。铝是首选，因为它轻巧坚固，而不锈钢是首选，因为它不会生锈。另一种常用的材料是黄铜，因为它具有良好的可加工性和耐腐蚀性。对于需要强度和耐用性的情况，最好的材料是 加工钛

因为它的强度重量比和耐腐蚀性。然而，它具有挑战性，需要特殊的工具来成型。此外，一些材料如 Inconel 被使用，因为它们非常耐热和耐腐蚀，可以在恶劣的条件下使用。  

数控塑料 

这种加工也适用于各种塑料，所有这些塑料都有其优点。ABS 相对便宜，由于其出色的可加工性而被广泛使用。POM 或聚甲醛具有高硬度、低摩擦和稳定性。PEEK（聚醚醚酮）具有耐高温和机械强度；因此，它受到高度重视。其他类型的塑料是 PEI（聚醚酰亚胺），它具有高耐热性和机械强度，以及 PAI（聚酰胺酰亚胺），它在受力时非常坚固。此外，聚碳酸酯、PTFE（特氟隆）和尼龙因其轻质电绝缘性而受到青睐，最重要的是，它们比其他材料便宜。如果您想了解有关塑料的更多信息，这里有我们的详细指南 塑料数控加工. 

陶瓷

陶瓷还因其耐热性、硬度和电绝缘性而广泛用于微型 CNC 加工。然而，它们相对较脆，这使得它们在加工操作过程中容易碎裂或开裂。这就是为什么选择正确的工具和加工参数对于保持陶瓷零件的质量、表面光洁度和电子和航空航天等用途的准确性至关重要。  

复合材料

微型 CNC 加工越来越受欢迎，其中纤维增强塑料，尤其是碳纤维增强塑料越来越受欢迎。这些材料以其制造材料的特性相互作用而闻名；它们具有高强度重量比。CFRP 非常适合应用于重量是关键因素且需要高强度的地方，例如航空航天和高性能汽车。使用复合材料时，需要特定的技术来处理材料的特性并生产耐用的组件。 

 

化学和电化学微加工 

化学微加工是使用化学品蚀刻材料以在金属、玻璃和硅上形成微特征的过程。半导体行业使用详细的电路图案，因为它们提供非接触蚀刻以最大限度地减少机械力。 

电化学微加工 (ECMM)

电化学微加工（ECMM）

电化学微加工 (ECMM) 是一种新一代工艺，利用电解质溶液中的阳极溶解，非常适合在不施加热应力的情况下切割硬质金属和合金。该工艺可以为航空航天、医疗和汽车行业设计具有高表面光洁度的复杂图案。 

混合微加工 

微加工混合技术可以描述为在加工过程中结合多种技术以提高加工精度。混合方法使用其中一种技术处理几何形状和高纵横比，使用另一种技术处理后续步骤，有时，机械和热处理工艺按顺序使用。 

AHMM 将主要的微加工与超声波等辅助工艺相结合，以提高 MRR，同时减少刀具磨损。它主要应用于航空航天和医疗行业，因为精度在生产中至关重要。 

其他创新方法 

微磨料喷射加工 (Micro-AJM) 是一种使用高速微磨料颗粒从脆性材料（如玻璃和陶瓷）表面侵蚀材料而不会对工件产生任何热量影响的工艺。它适用于减薄边缘、精细加工材料和切削刃的形状。微聚焦离子束加工 (Micro-FIB) 使用离子束切割和沉积材料，这对于用于纳米技术应用的半导体和 MEMS 的生产至关重要。 

 

微加工的公差

微加工会导致很小的公差，并且公差与所用的技术不同。一般来说， CNC加工公差 取决于要生产部件的材料和复杂程度。微加工可以达到±0 毫米至±001 毫米，如上所述，这在许多应用中是相当准确的。在特定应用中，公差低至±0—005 毫米。 

因此，在微加工中，不同方法的公差各不相同。微铣削通常导致±0 毫米的公差。通过高精度设置，这些公差甚至更加严格。微电火花加工精度很高；精度通常在±005 毫米到±0 毫米之间。微LBM 公差取决于激光功率和精度。 

微加工通常提供±0 毫米的公差，具体取决于要生产部件的材料。化学和电化学工艺可实现±0 毫米的公差。这些方法可以更好地控制材料去除过程，从而实现更高的精度。一般来说，微加工的精度受到重视。这使得它适用于汽车工业等高精度行业。

 

Prolean Tech：我们平台上的精密微加工服务

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尾注

总括而言， 微型数控加工 在制造小型和复杂零件时至关重要。我们讨论了它的优点和缺点、小公差的要求、相似的材料以及成功的因素。我们还研究了从这项技术中受益的行业，并研究了不同的微型 CNC 加工技术。从医疗到航空航天，从电子到汽车，我们将复杂的设计送到您家门口。此外，由于使用现代技术和专业团队，我们的微型 CNC 加工服务具有精确、质量和可靠性的特点。