Особенности микрообработки

Темпы и уровень развития таких наукоемких отраслей промышленности как микроэлектроника, медицина и приборостроение требуют развития технологий микрообработки, позволяющих изготавливать все более миниатюрные детали.

Рынок микрообработки за последние несколько лет существенно расширился. Растет спрос не только на обработку миниатюрных деталей, но и на обработку мелких и сложных участков на больших деталях. В этой области наиболее активны электронная и медицинская отрасли.

В микрообработке заинтересованы и такие отрасли, где требуются небольшие детали крепления, фитинги, сенсоры, различные устройства контроля и регулирования потоков. В автомобилестроении небольшие изделия требуются для создания устройств управления и соблюдения мер безопасности. К ним относятся маленькие двигатели сервоприводных компонентов, миниатюрные инжекторы топлива и устройства их контроля.

Наравне с лазерной, электрохимической и электроэрозионной микрообработкой, широкое распространение получила микрообработка резанием, которая исключает ограничения, накладываемые физико-­химическими процессами. В частности, фрезерованием возможно обрабатывать 3D-поверхности сложной геометрической формы на диэлектриках.

При микрообработке резанием необходимо решать проблему обеспечения надежности из-за низкой стойкости режущего инструмента (РИ). Существующее многообразие используемого вспомогательного инструмента и РИ усложняет создание и внедрение систем обеспечения надежности.

Для решения аналогичных проблем при обычной обработке резанием используют системный подход, позволяющий комплексно учитывать условия, в которых предполагается эксплуатировать модульные инструментальные наладки (МИН). Создание МИН для микрообработки также требует перехода на качественно новый уровень развития инструментального обеспечения.

Для построения МИН требуется создать совокупность типоразмерных рядов вспомогательного инструмента (ВИ) для базирования и закрепления малогабаритного РИ с целью базировать и закреплять полученные сборки «режущий микроинструмент-­ВИ» на станках, обеспечивающую выполнение технических и экономических требований эффективной микрообработки.

МИН для микрообработки имеют ряд особенностей:

• диаметры рабочей части используемого режущего инструмента находятся в интервале 0,2…6,0 мм;

• сборки инструмента эксплуатируются при частотах вращения шпинделя до 50 000 мин–1;

• скорости микрорезания инструментом диаметром менее 1 мм не превышают 160 м/мин;

• обработка особо миниатюрных деталей выполняется без подачи СОЖ.

Система критериев оценки качества МИН для микрообработки

К МИН, предназначенным для микрообработки, предъявляются повышенные требования:

• для обработки с высокими частотами вращения требуется виброустойчивый ВИ;

• балансировка вращающегося инструмента при частотах вращения свыше 25 000 мин−1 должна выполняться с точностью класса G2.5 по ИСО;

• требуемая точность закрепления осевого инструмента (биение контрольной оправки) – не более 0,005 мкм на вылете 25 мм;

• уменьшение массы МИН путем применения легких сплавов для их базисных деталей;

• стабилизация и компенсация центробежных сил в механизмах закрепления режущих элементов.

Одним из критериев МИН является контактная жесткость соединений их деталей. Упругие перемещения в стыках соединений зависят от большого числа факторов: шероховатости поверхности, отклонений от правильной геометрической формы, распределения давления по площади и др. При одних и тех же условиях нагружения и размерах стыков они могут изменяться в значительных пределах. Сближения в местах контакта при больших номинальных площадях являются следствием деформирования микро- и макровыступов поверхности. Действительная площадь контакта во много раз меньше номинальной из-за шероховатости поверхности.

В процессе микрообработки в результате упругих, контактных и тепловых деформаций деталей МИН и их износа под влиянием параметров процесса резания нарастает погрешность базирования. Поэтому материал деталей МИН выбирают исходя из воздействий на базовые поверхности деталей, обусловленных многократной нагрузкой соединений, вызывающих изнашивание поверхностей и последующее снижение точности базирования и установки режущего микроинструмента.

При фрезеровании микроинструментом с цилиндрическим хвостовиком основными нагрузками на МИН являются: а – момент силы резания Мкр; б – осевая сила Pос; в – радиальная сила Pр. Кроме того, низкая жесткость МИН на кручение и изгиб влияет на виброустойчивость технологической системы в процессе резания, увеличивая шероховатость обработанной поверхности.

Подпишитесь на журнал, чтобы прочитать полную версию статьи.​ 

Больше познавательной информации на сайте: technosphera.ru

#техносфера