Მიკრო CNC დამუშავების პროცესი შეუძლია შექმნას ნაწილები, რომლებიც ზომით ფაქტობრივად ერთი ქვაბის მარცვალზე ნაკლებია და ხშირად მუშაობს 10 მიკრონზე ნაკლები დასაშვები გადახრით, რაც დაახლოებით მილიმეტრის მეათედს შეადგენს. ეს ტექნოლოგია ეფუძნება მცირე ზომის ჭრად ინსტრუმენტებს, რომლებიც ზოგჯერ მხოლოდ 0.1 მმ-ია დიამეტრში, რომლებიც აღჭურვილია საშუალებებით, რომლებიც ზუსტად აკონტროლებენ მოძრაობას და საშუალებას აძლევს 5 მიკრონამდე ზომის ელემენტების დამუშავებას. ასეთი ექსტრემალური სიზუსტე აუცილებელი ხდება მაშინ, როდესაც საქმე გვაქვს კრიტიკული კომპონენტების წარმოებასთან, როგორიცაა ჩიფზე დამონტაჟებული ლაბორატორიების სისტემები, მცირე ზომის თვითმფრინავების კონტროლის მექანიზმები და იმპლანტირებადი სამედიცინო მოწყობილობები, სადაც უმცირესი გადახრა შეიძლება იმდენად მნიშვნელოვანი იყოს, რომ მოწყობილობა შეიძლება ჩაიშალოს.
Სამი ურთიერთდამოკიდებული სისტემა უზრუნველყოფს მიკრო მასშტაბით სიზუსტეს:
Თანამედროვე სისტემები იყენებენ 5-ღერძიან სინქრონიზაციას, რათა შეინარჩუნონ პოზიციური სიზუსტე ±1.5 მკმ-ის ფარგლებში რთულ 3D გეომეტრიებზე, უზრუნველყოფს მუდმივ შედეგებს მიუხედავად რთული დიზაინებისა.
| Ფაქტორი | Ზუსტობაზე მოქმედება | Ტიპიური სპეციფიკაციები |
|---|---|---|
| Წრფივი ძრავის რეაქცია | Აღმოფხვრის უკან წასვლას | 50 ნმ-იანი პოზიციონირების გაფართოება |
| Საჭის ბრუნვის კონტროლი | Ამცირებს ზედაპირის უწესრიგობას | <0.5 მკმ TIR |
| Სითხის მიწოდება | Თავიდან აცილებს თერმულ წანაცვლებას | სითხის სტაბილურობა ±0.2°C |
Დიამანტით ლაქპირებული მიკრო ფრეზები (0.02–0.5მმ დიამეტრი) აღწევს Ra 0.1µm-ის ზედაპირის გლუვის მაჩვენებელს მაგარი ფოლადის შემთხვევაში. ადაპტიური ინსტრუმენტის ტრაექტორიის ალგორითმები სიზუსტეს სრულყოფილად აუმჯობესებენ, რადგან წამისოფლად აბათილებს ინსტრუმენტის გადახრას.
Სამრეწველო სტანდარტები აჩვენებს მასალების მიხედვით მუდმივ შესრულებას:
2024 წლის კვლევა, რომელიც შეიცავს 12 000 მიკრომაშინირებულ გეარს, აჩვენა, რომ 99,3% შეესაბამება ISO 2768-f დაშვების სტანდარტებს, ხოლო საშუალო დახვეწა თითო პარტიაში შეადგენს 2,7 მკმ — რაც მასშტაბურ დონეზე მაღალი განმეორებადობის შესახებ მიუთითებს.
Მიკრო CNC მაშინირების საშუალებით კენჭის იმპლანტატები შეიძლება დამზადდეს დაახლოებით 5 მკმ-იანი დაშვებით, რაც ხელს უწყობს მათ უკეთ ინტეგრირებას ძვალთან და ამცირებს უარყოფის შესაძლებლობას. იმავე ტექნოლოგიით ქმნიან ენდოსკოპურ ქირურგიულ ინსტრუმენტებს, სადაც კლავის მახველი აღწევს დაახლოებით 10 მკმ მახველობას, რაც ხდის ოპერაციებს უფრო ზუსტად. მნიშვნელოვანია, რომ ზედაპირის დამუშავების ხარისხი იყოს 0,2 მკმ-ზე ნაკლები ხანგრძლივობის საშუალო მნიშვნელობით, რათა უზრუნველყოფილი იქნეს ამ მოწყობილობების ეფექტური მუშაობა სხეულის შიგნით. მედიკალური მოწყობილობების წარმოების მწარმოებლები ამას ადასტურებენ მიმდინარე კვლევით და დამუშავების მუშაობების მეშვეობით ბოლო წლების განმავლობაში.
Პროცესი აერთობს კონექტორის ბურღულებს, რომლებიც ადამიანის თმის დიამეტრზე თინებულია (0.1 მმ დიამეტრი), მაღალი სიხშირის საკონტაქტო დაფებისთვის, რაც უზრუნველყოფს პოზიციური სიზუსტის შენარჩუნებას 2 მიკრონის ფარგლებში micro-USB პორტების და სენსორული საცავების გასწვრივ. ეს სიზუსტე ახშობს სიგნალის დაკარგვას 5G მოწყობილობებში და ტარებად ჯანმრთელობის მონიტორებში, სადაც მცირე გადაადგილება შეიძლება შეარყოს მოწყობილობის ფუნქციონირება.
Მიკრო CNC აწარმოებს ტიტანისგან დამზადებულ საწვავის ნიპელებს 0.5 გრამზე ნაკლები წონით, შიდა 3D გაგრილების არხებით, რაც უზრუნველყოფს აფრიკის ეფექტიანობის 12%-ით გაუმჯობესებას თანამგზავრის სივრცის სისტემებში. მართვის სისტემის ნაწილებს აქვთ კედლის სისქე 200 მიკრონზე ნაკლები, რომლებიც გაძლებენ 15G-იან ვიბრაციულ დატვირთვას, რაც ამაღლებს როგორც სტრუქტურულ მთლიანობას, ასევე მინიატურიზაციას.
Ჰიბრიდული მიკრო-რობოტული სისტემები ახლა ინტეგრირებულია უჟანგავი ფოლადის გებრებით (58 HRC სიმაგრით) და კერამიკული პოდშიშებით, რომლებიც უზრუნველყოფს იზოლაციის წინაღობას >10¹²Ω. ეს კომბინაცია საშუალებას აძლევს ელექტრულ იზოლაციას და მექანიკურ მდგრადობას მილიმეტრზე ნაკლები ასამბლებში, რაც გააფართოებს დიზაინის შესაძლებლობებს რობოტექნიკაში და ჩანერგვად ელექტრონიკაში.
Მიკრო CNC პროცესი ძალიან კარგად უმკლავდება იმ შესამჩნევი 3D ელემენტების დამზადებას, რომლებთან სხვა მეთოდები რთულად უმკლავდებიან, მათ შორის მცირე არხებს, ხაზებს და იმდენად თხელ კედლებს, რომ ისინი თითქმის შეუსაბამისად მოგვეჩვენება. სიზუსტის მხრივ, ეს მანქანები ინარჩუნებენ ინსტრუმენტის გადაადგილების მიკრომეტრის წილის ფარგლებში. ეს ნიშნავს, რომ წარმოების დროს დეტალური კომპონენტების დიდი ნაყოფის შემთხვევაში მიიღებენ მუდმივ შედეგებს. მიკროსივრცეთი მოწყობილობებში სინათლის სინქრონიზაციის სლოტების დამუშავება შეიძლება იყოს ერთ-ერთი მაგალითი. ამ სლოტების დამუშავება სჭირდება დაახლოებით ±2 მიკრომეტრის სიზუსტით. ასეთი სიზუსტე გადამწყვეტ მნიშვნელობას აქვს მედიკალური მოწყობილობების სწორი ფუნქციონირებისთვის, სადაც უმნიშვნელო შეცდომებიც შეიძლება მომავალში სერიოზულ პრობლემებს გამოიწვიოს.
Ეს ტექნოლოგია მუშაობს ორმოცდაათზე მეტ სხვადასხვა მასალასთან, რომლებიც გამოიყენება სერიოზულ ინჟინერიულ აპლიკაციებში. ვსაუბრობთ 17-4PH ღირებული ფოლადის, 5-ე კლასის ტიტანისა და სხვა მდგრად პლასტმასებზე, როგორიცაა PEEK, რომლებიც არ კარგავენ თვისებებს საწინააღმდეგო პირობებში. ახლახან კიდევ ერთი საინტერესო მოვლენა მოხდა. ახლა ჩვენ შეგვიძლია zirconia კერამიკის დამუშავება ხაზის ხარვეზის ხუთ მიკრონზე ნაკლები ზომით. ზედაპირის ასეთი სიგლუს მნიშვნელოვან როლს ასახავს იმ ნაწილების დამზადებისას, რომლებიც ადამიანის სხეულში იქნება გამოყენებული, რადგან ეს ზეგავლენას ახდენს მათ სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე. ბევრი წარმოების კომპანია დღესდღეობით გადადის მიკრო CNC მანქანებზე. რატომ? იმიტომ, რომ ეს მანქანები საშუალებას აძლევს მათ ერთ დამუშავების პროცესში ერთდროულად მუშაობის უნარს რამდენიმე მასალასთან. ეს კი დროსა და ფულს ზოგავს იმის შედარებით, რომ თითოეული მასალისთვის სხვადასხვა ხელსაწყოს გადართვა მოხდეს.
Მაღალი სიჩქარის შპინდლები (60,000 RPM-მდე) მიკროზრდიან კარბიდის ხელსაწყოებთან ერთად იძლევა ზედაპირის დამუშავების ხარისხს Ra 0.1µm — რაც შედარებულია პოლირებულ ზედაპირებთან. შედეგად, მიკროდამუშავებული კომპონენტების 83% ავიცილებს მეორად ოპერაციებს. მინიატურული საწვავის ინჟექტორების თავებისთვის ეს ხელს უწყობს დამუშავების შემდეგ პირდაპირ ასაწყობად, რაც წარმოების დროს 40%-ით ამცირებს.
Ერთ-ერთმა კომპანიამ, რომელიც სპეციალურად პატარა დრონებისთვის აწარმოებს პლანეტარულ გადაცემას, მიკრო CNC ტექნოლოგიაზე გადასვლის შემდეგ წარმოების გამოყვანა თითქმის 89,4%-ით გაზარდა. მათი პროცესი უზრუნველყოფდა კბილების პროფილის 10,000 პირად გამოყვანილ სარეცხ გებებზე მხოლოდ 3 მიკრონის გადახრას სრულყოფილებიდან, რაც ბევრად უკეთესია იმაზე, რასაც ტრადიციული შტამპვის მეთოდები ახერხებდნენ — ძველი მეთოდები ჩვეულებრივ იძლეოდნენ დაახლოებით 12 მიკრონიან გადახრას. რადგან ეს ნაწილები იყო მუდმივად ზუსტი, მათ მაშინვე დაჭირდათ განმარტებით ნაკლები შემოწმება და ხარისხის შემოწმები შეამცირეს დაახლოებით 70%-ით. მიუხედავად იმისა, რომ საწყისი ინვესტიცია წინასწარ 22%-ით მეტი იყო, უმეტესი წარმოების მწარმოებელი ეთანხმება, რომ ეს ღირს თითოეული პენსი, გათვალისწინებით იმისა, თუ რამდენად მარტივი ხდება მასშტაბირება და საბოლოო პროდუქტის ხარისხის ზრდა, რომელიც ზუსტი წარმოებიდან გამომდინარეობს.
Ინსტრუმენტები, რომლებიც 100 მიკრონზე პატარაა, ძალიან სწრაფად იხრება იმ ინტენსიური ჭრის ძალების გამო, რომლებიც მონაწილეობენ პროცესში. ზოგიერთი კვლევა აჩვენებს, რომ ასეთი ინსტრუმენტები დაახლოებით 40 პროცენტით უფრო სწრაფად იხრება ჩვეულებრივ ზომის ინსტრუმენტებთან შედარებით, რაც გამომდინარეობს წინა წლის სიზუსტის ინჟინერიის ანგარიშიდან. როდესაც მანქანები ძალიან მაღალ სიჩქარეებზე ბრუნავს, ზოგჯერ 50 ათასზე მეტი RPM-ით, უფრო მეტი შერყევა ხდება, რაც შეიძლება უცებ გამოიწვიოს ნაწილების გატეხვა. ინსტრუმენტებზე ალმასის საფარი და უკეთესი მოძრაობის კონტროლი ნაწილობრივ ამცირებს ზოგიერთ პრობლემას, მაგრამ ეს მწარმოებლებისთვის მნიშვნელოვნად ზრდის ხარჯებს, რომლებმაც სურს ამ ტექნოლოგიების გამოყენება მათ მთელ ოპერაციებში.
Მიკროსკოპულ მასშტაბში მასალები, როგორიცაა ტიტანი და PEEK, ავლენენ წყვეტილ გაჭიმვის რეაქციებს, რაც იწვევს ±2 მიკრონის გადახრას ზომებში. მეტალებში ფართობების საზღვრები და პოლიმერებში შევსებული ნივთიერებების განაწილება ხდება მნიშვნელოვან ცვლადებად, რაც ზუსტობის უზრუნველსაყოფად მოითხოვს ადაპტურ დამუშავების სტრატეგიებს და რეალურ დროში მონიტორინგს.
Ქვე-10 მიკრონიანი დაშვების მიღწევა ხშირად მოითხოვს ნელ მოძრაობის სიჩქარეებს და სპეციალიზებულ ფიქსირებას, რაც ამცირებს გამომუშავებულობას. მაგალითად, 1,000 მიკროსითხვითი თავსახურის წარმოება შეიძლება სამჯერ მეტი დრო დასჭირდეს ვიდრე კონვენციური დამუშავება, რაც ქმნის კომპრომისს მოცულობასა და სიზუსტეს შორის.
Მიკრო CNC დამუშავების ღირებულება სტანდარტულ მეთოდებზე 30–50%-ით მეტია, თუმცა აერონავტიკისა და მედიკალური მოწყობილობების ინდუსტრიები ხარჯებზე უპირატესობას ანიჭებენ სიზუსტეს. კვლევები აჩვენებს, რომ 15 მიკრონზე ნაკლები დაშვების მქონე კომპონენტები აგრეგატის შეკრების შემდგომ 62%-ით ამცირებს გამართულობის შესაძლებლობას, რაც საშუალებას აძლევს ინვესტიციებს იყოს მომგებიანი საიმედოობის გაუმჯობესების და ციკლური ხარჯების შემცირების გზით.
Მიკრո CNC დამუშავება გამოიყენება ულტრაზუსტ და პატარა კომპონენტების დასამზადებლად, რომლებიც მნიშვნელოვანია მედიკალური მოწყობილობების, ელექტრონიკის, აერონავტიკისა და თავდაცვის ინდუსტრიებში.
Სიზუსტე აუცილებელია, რადგან მიკროდამუშავებულ კომპონენტებში უმცირესი გადახრა შეიძლება გამოიწვიოს მათი მუშაობის შეწყვეტა, განსაკუთრებით მნიშვნელოვან აპლიკაციებში, როგორიცაა მედიკალური იმპლანტატები და აერონავტიკული კომპონენტები.
Მიკრო CNC აღწევს იმ ზუსტ დასრულებას, რომელიც ხშირად აკმაყოფილებს მოთხოვნებს დამატებითი დამუშავების გარეშე, რაც ზოგადად დროს და ხარჯებს ზოგავს.
Გამოწვევები შეიცავს ხელსაწყოს ცვეთას და გასვლას, პროგნოზირებადი მასალის ქცევას, მასშტაბირებადობისა და სიზუსტის დარღვევას და მაღალ ხარჯებს სირთულის გამო.