Танилцуулга

МикроCNC боловсруулахнь сүүлийн хэдэн арван жилд нарийн үйлдвэрлэлийн технологийн хамгийн чухал дэвшлүүдийн нэг юм. Уламжлалт боловсруулалт ба нано технологийн огтлолцол дээр үйл ажиллагаа явуулдаг бичил CNC боловсруулалт нь микрометрийн хүрээнд хүний ​​үснээс ч жижиг хэмжээтэй эд ангиудыг үйлдвэрлэх боломжийг олгосон. Эдгээр чадварууд нь электроник, эмнэлгийн төхөөрөмжөөс эхлээд сансар огторгуй, автомашины салбар хүртэлх салбаруудад хувьсгал хийж, жижигрүүлэх нь инновацийг үргэлжлүүлсээр байна.

Уламжлалт боловсруулалтаас өнөөдрийн боловсронгуй бичил CNC систем хүртэлх аялал нь үйлдвэрлэлийн технологийн гайхалтай хувьслыг харуулж байна. Уламжлалт Компьютерийн Тоон Хяналт (CNC) машинууд нь 20-р зууны дунд үеэс аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийн үндэс суурь болж байсан ч жижигрүүлэх хандлага нь машин дизайн, удирдлагын систем, багаж хэрэгсэл боловсруулах, процессыг оновчтой болгох цоо шинэ хандлагыг шаардаж байна. Хатуу хүлцэл бүхий бичил хэмжүүрийг найдвартай бий болгох чадвар нь нэг үеийн өмнө төсөөлшгүй байсан бүтээгдэхүүний дизайны шинэ боломжийг нээж өгсөн.

Төхөөрөмжийг жижигрүүлэх нь 21-р зууныг тодорхойлсон дэвшилтэт технологи болон гарч ирэв. Оптик, электроник, анагаах ухаан, био технологи, харилцаа холбоо, авионик зэрэг төрөл бүрийн салбаруудад инженерийн олон материалд тэсвэртэй, дэд микроноос хэдэн зуун микрон хүртэлх функц бүхий бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг улам бүр шаарддаг. Энэхүү үйлдвэрлэлийн хувьсгал нь нарийвчлал, үр ашиг, эдийн засгийн үр ашгийг хадгалахын зэрэгцээ уламжлалт техникээс давсан тусгай арга барилыг шаарддаг.

Энэхүү нийтлэл нь бичил CNC боловсруулах технологийн хамгийн сүүлийн үеийн дэвшлийг судалж, үндсэн зарчмууд болон салбарыг бүрдүүлж буй хамгийн сүүлийн үеийн инновацийн аль алиныг нь судалсан болно. Бид микро масштабын боловсруулалтад хамаарах техникийн сорилтуудыг судалж, судалгаа, үйлдвэрлэлийн үр дүнд бий болсон шинэ шийдэлд дүн шинжилгээ хийж, эдгээр технологийн хувиргах нөлөөг харуулсан бодит хэрэглээг авч үзэх болно.

Бичил CNC боловсруулах технологийн хувьсал

Орчин үеийн бичил CNC боловсруулах руу чиглэсэн аялал нь 1940-1950-иад оны тоон удирдлагын үндэс суурьтай. Анхны Сүлжээний Холболтын машинууд машины хөдөлгөөнийг удирддаг моторуудад заавар өгөхийн тулд цоолбортой туузыг ашигладаг байсан нь үйлдвэрлэлийн автоматжуулалтын үндэс суурийг тавьсан хувьсгалт үзэл баримтлал юм. 20-р зууны сүүлийн хагаст тооцоолох хүчин чадал нэмэгдэж, зардал багассан тул эдгээр системүүд нь компьютержсэн CNC машинууд болон хөгжиж, үйлдвэрлэлийн гол тулгуур болсон.

1990-ээд онд бичил масштабын боловсруулалтад чиглэсэн тодорхой хувьсал эрч хүчээ авч, гол төлөв хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл болон микро цахилгаан механик систем (MEMS) зэрэг шинээр гарч ирж буй салбаруудын хэрэгцээ шаардлагаас үүдэлтэй. Уламжлалт литограф дээр суурилсан MEMS технологи нь 2 хэмжээст ба 2.5 хэмжээст бичил бүтцийг бий болгоход хүчирхэг байсан ч илүү төвөгтэй 3 хэмжээст геометр шаардлагатай үед хязгаарлалттай тулгардаг. Энэхүү цоорхой нь микро масштабын хэрэглээнд уламжлалт боловсруулалтын техникийг тохируулах судалгааг хийхэд хүргэсэн.

Энэхүү хувьслын чухал үе шат нь Японд бичил бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг үйлдвэрлэх тоног төхөөрөмж нь бүтээгдэхүүнээсээ 2-10 дахин том хэмжээтэй байх ёстой гэсэн "бичил үйлдвэр"-ийн үзэл баримтлалыг бий болгосон явдал юм. UNAM-ийн дэргэдэх Микромеханик ба Мехатроникийн лаборатори зэрэг байгууллагуудын судлаачид 2000-аад оны эхээр бичил машин хэрэгслийн эхэн үеийн загваруудыг боловсруулсан нь ердийн боловсруулалтын зарчмуудыг амжилттай жижигрүүлж болохыг харуулсан.

Куссул нарын тодорхойлсон микромашин хэрэгслийн анхны загвар нь хойч үеийнхний хэмжээг багасгахын тулд энгийн бөгөөд арилжааны эд ангиудын хамгийн бага хэрэглээг чухалчилсан загвартай байв. Эргэх, тээрэмдэх, өрөмдөх, нунтаглах үйл ажиллагаа явуулах чадвартай энэхүү машин нь бичил масштабын үйлдвэрлэлд зориулсан тусгай тоног төхөөрөмжийг бий болгоход чухал алхам болсон юм. Уламжлалт боловсруулалтын зарчмуудыг амжилттай жижигрүүлж болохыг харуулсанаар эдгээр анхны загварууд нь энэ салбарт дараагийн бүтээн байгуулалтын үндэс суурийг тавьсан юм.

Хөгжлийн зам нь улам бүр жижигрүүлсэн тоног төхөөрөмжийн олон үеийг хамарсан. Нэгдүгээр үеийн бичил машин хэрэгсэл нь ихэвчлэн 100-200 мм ажлын дугтуйтай байсан бөгөөд микрометрийн түвшинд нарийвчлалыг хадгалдаг. Эдгээр машинууд нь бүр ч жижиг тоног төхөөрөмж бий болгох платформ болж, жинхэнэ микро масштабын үйлдвэрлэлийн чадавхи руу ахиц дэвшил гаргасан.

2010-аад оны үед үйлдвэрлэгчид бичил CNC боловсруулалт нь уламжлалт MEMS техникээр үйлдвэрлэх боломжгүй эд ангиудыг үйлдвэрлэх боломжийг хүлээн зөвшөөрснөөр салбарыг нэвтрүүлэх нь хурдацтай болсон. Энэхүү технологи нь эмнэлгийн төхөөрөмжийн үйлдвэрлэл, нарийн ширхэгтэй оптик, электроник, сансар огторгуйн хэрэглээнд онцгой ач холбогдолтой болохыг олж мэдэв - жижигрүүлэх эрэлт өссөөр байгаа бүх салбарт.

Орчин үеийн бичил CNC машинууд нь дэвшилтэт хяналтын систем, өндөр нарийвчлалтай байршил тогтоох механизм, тусгай бичил багаж хэрэгсэл, дизайн болон үйл явцыг оновчтой болгох нарийн төвөгтэй программ хангамжийг агуулсан энэхүү хувьслын аялалын оргил үе юм. Хөдөлгөөн нь эргэлт, тээрэмдэх уламжлалт ойлголтоос өргөжин тэлж, бичил EDM, лазер боловсруулалт, фокустай ионы цацрагийн техник зэрэг материал зайлуулах олон төрлийн үйл явцыг хамарсан.

Бичил CNC боловсруулалтын үндэс

Үндсэндээ бичил CNC боловсруулалт нь ердийн боловсруулалтын үндсэн зарчмуудыг микро масштабын домэйнд ашигладаг. Уг процесс нь геометрийн хувьд тодорхойлогдсон зүсэх ирмэг бүхий багаж хэрэгслийг ашиглан, компьютерийн удирдлагатай нарийн хөдөлгөөнөөр удирддаг материалыг хяналттай зайлуулах явдал юм. Гэсэн хэдий ч микро масштаб руу шилжих нь ердийн боловсруулалтаас хэд хэдэн чухал ялгааг бий болгодог.

Микро CNC боловсруулалтын тодорхойлогч шинж чанар нь үйл ажиллагааны хэмжээст цар хүрээ юм. Micro Machining баримт бичгийн дагуу уг процесс нь 0.001 инч (ойролцоогоор 25 микрометр) диаметртэй багажуудыг ашиглан микрометрийн хүрээн дэх хэмжээс бүхий функцуудыг бий болгох явдал юм. Энэхүү масштаб нь багажны хазайлт, материалын үйлдэл, дулааны нөлөөлөл, машины нарийвчлалтай холбоотой томоохон сорилтуудыг танилцуулдаг.

Ердийн боловсруулалтаас нэг чухал ялгаа нь "хэмжээний эффект" үзэгдлийн нөлөө юм. Микро масштабын хувьд материалыг зайлуулах механизм нь макро масштабын боловсруулалтаас эрс ялгаатай байж болно. Гянтболдын карбидын бичил нунтаглалтын технологийн судалгаанд тэмдэглэснээр зүсэлтийн ирмэгийн радиус ба зүсээгүй чипний зузаан хоорондын хамаарал чухал болж байна. Судлаачид зүсэлтийн ирмэгийн радиус, багажийн геометр, үрэлтийн шинж чанаруудын хоорондын хамаарал дээр үндэслэн чипний хамгийн бага зузааныг тодорхойлох аналитик загварыг боловсруулсан.

Микро CNC системийн машины архитектур нь эдгээр өвөрмөц шаардлагыг харгалзан үзэх ёстой. Маш өндөр эргэлтийн хурдтай (ихэвчлэн 80,000 RPM ба түүнээс дээш) нарийн ээрмэлийг ихэвчлэн бичил диаметртэй багажаар зүсэх хурдыг хадгалахад ашигладаг. Нарийвчлалыг хадгалахын тулд дулааны тэлэлт, чичиргээ тусгаарлах нөхцлүүдийг агуулсан дэвшилтэт машинууд нь байрлал тогтоох системүүд нь нанометрийн нарийвчлалд хүрэх ёстой.

Санал хүсэлтийн систем нь микро CNC машинуудын өөр нэг чухал элемент юм. Хаалттай хэлхээний удирдлага нь микро масштабын шаардлагад нийцсэн нарийвчлал, хурд, давталтыг хангахын тулд арилжааны металл боловсруулах машинуудад стандарт байдаг. Эдгээр систем нь өндөр нарийвчлалтай кодлогч ашиглан тэнхлэгийн бодит байрлалыг тасралтгүй хянаж, нарийвчлалыг хадгалахын тулд бодит цагийн тохируулга хийдэг.

Одоогийн бичил CNC боловсруулах технологи

Микро CNC боловсруулах салбар нь хэд хэдэн ялгаатай технологиудыг хамардаг бөгөөд тус бүр нь тодорхой хэрэглээнд тодорхой давуу талыг санал болгодог. Эдгээр технологиудыг материалыг зайлуулах механизм болон үйл явцад ашигласан эрчим хүчний төрлөөс хамааран ерөнхийд нь ангилж болно.

Бичил тээрэмдэх

Микро тээрэмдэх нь микро CNC боловсруулах хамгийн уян хатан аргуудын нэг юм. Хэдэн зуун микрометрээс хэдэн арван микрометр хүртэлх диаметртэй бяцхан төгсгөлийн тээрэм ашиглан энэ процесс нь нарийн төвөгтэй 3D геометрийг өндөр нарийвчлалтайгаар бүтээх боломжтой. Салбарын баримт бичгийн дагуу бичил тээрэмдэх нь өндөр хурдны ээрэх ба багажны замын нарийн хяналтыг ашиглан онцгой нарийвчлал, гадаргуугийн чанарыг бий болгодог.

Бичил тээрэмдэх бодит хэрэглээнд бичил шахах хэвэнд зориулсан бяцхан хэв, эмнэлгийн хэрэгслийн нарийн эд анги, микрофлюидик төхөөрөмжийн нарийн төвөгтэй функцууд орно. Жишээлбэл, эмнэлгийн суулгац дахь бичил тээрэмдсэн сувгууд нь эсийн өсөлтийн тодорхой хэв маягийг дэмжих, био нийцтэй байдал, төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийг сайжруулах зорилгоор бүтээгдсэн байж болно.

Уг процесс нь багаж хэрэгслийн голч багасах тусам хазайлт, эвдрэлтэй холбоотой бэрхшээлтэй тулгардаг. Судлаачид багажны геометрийн шинэчлэл, тусгай бүрээсийг боловсруулах, зүсэх параметрүүдийг оновчтой болгох замаар эдгээр сорилтыг шийдэж чадсан. Боломжит багаж хэрэгслийн эвдрэлийг гарахаас нь өмнө илрүүлэхийн тулд акустик ялгаруулалтын мэдрэгч, өндөр хурдны дүрслэл зэрэг үйл явцыг хянах дэвшилтэт арга техникийг ашигласан.

Бичил эргэлт

Бичил эргэлт нь ердийн токарийн үйл ажиллагааг бичил хэмжүүрт тохируулж, цилиндр хэлбэрийг ер бусын нарийвчлалтайгаар үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. Аж үйлдвэрийн эх сурвалжууд бичил эргэлт нь 0.01 мм-ээс бага диаметртэй цилиндр хэлбэртэй эд ангиудыг үйлдвэрлэх боломжтой бөгөөд нарийн хяналттай геометрийн тусгай токарь, зүсэх багаж шаарддаг.

Бичил эргэлттэй эд ангиудын хэрэглээнд бяцхан моторт зориулсан нарийн босоо ам, оптик эд анги, сувгийн болон суулгацын тоног төхөөрөмж зэрэг эмнэлгийн хэрэгслийн элементүүд орно. Электроникийн үйлдвэрт бичил эргэлттэй эд ангиудыг туршилтын төхөөрөмж, нарийн холбогчдод ашигладаг.

Бичил эргэлтийн сүүлийн үеийн дэвшилд "амьд хэрэгсэл"-ийн чадавхийг хөгжүүлж, эргэдэг багажнууд нь токарийн булнаас салгахгүйгээр эргүүлэх хэсгүүдэд тээрэмдэх үйлдлийг гүйцэтгэдэг. Энэ арга нь илүү нарийн төвөгтэй геометрийг бий болгож, нарийн бичил бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг гэмтээж болзошгүй харьцах ажиллагааг багасгадаг.

Микро-EDM (Цахилгаан гүйдэл боловсруулах)

Micro-EDM нь ердийн зүсэх аргыг ашиглан боловсруулахад хэцүү байж болох дамжуулагч материалд тохиромжтой контактгүй боловсруулалтын процессыг илэрхийлдэг. Уг процесс нь электрод ба ажлын хэсгийн хоорондох хяналттай цахилгаан цэнэгийг ашиглан хайлуулах, ууршуулах замаар материалыг зайлуулдаг.

EDM нь электрод нь хүссэн шинж чанартай хэлбэртэй байдаг "синкер" процесс, нимгэн утсыг электрод болгон ашигладаг "утас" процессуудад хувааж болно. Микро масштабын хэрэглээний хувьд утасны диаметр нь маш жижиг байж болох бөгөөд энэ нь маш нарийн функцуудыг бий болгох боломжийг олгодог.

Micro-EDM нь түлшийг оновчтой атомжуулахын тулд нарийн геометр бүхий микро масштабтай нүх шаардлагатай түлшний форсункны хушуу үйлдвэрлэхэд хэрэглэгдэхүүнийг олсон. Бусад хэрэглээнд хуванцар эд ангиудын бичил хэв, бяцхан механик системд зориулсан нарийн араа, мэдрэлийн интерфэйсийн микроэлектродын массив орно.

Микро-EDM-ийн сүүлийн үеийн шинэлэг зүйлд ер бусын өндөр давтамжтайгаар нарийн хяналттай импульс үүсгэж, гадаргуугийн өнгөлгөө, хэмжээсийн нарийвчлалыг сайжруулах боломжтой дэвшилтэт тэжээлийн хангамжийг хөгжүүлсэн. Судалгаа нь мөн электродын шинэ материалаар дамжуулан электродын элэгдлийг бууруулах, үйл явцын оновчтой параметрүүдийг сайжруулахад чиглэв.

Лазер бичил боловсруулалт

Лазер бичил боловсруулалт нь өргөн хүрээний материалын микро масштабын шинж чанарыг бий болгох олон талт холбоогүй процесс болж гарч ирсэн. Судалгаанаас харахад лазерын бичил боловсруулалтыг өрөмдөх, зүсэх, тээрэмдэх, гадаргуугийн бүтэцтэй болгох зэрэг үйл ажиллагаанд өргөн хэрэглэгддэг.

Уг процесс нь хажуугийн өндөр нарийвчлал, бага дулаан зарцуулалт, онцгой уян хатан чанарыг санал болгодог тул металл, полимер, шил, керамик боловсруулахад тохиромжтой. Олон тэнхлэгт байрлал тогтоох системтэй нэгтгэсэн тохиолдолд лазерын бичил боловсруулалт нь микрометрийн хязгаарт функцийн хэмжээ бүхий нарийн төвөгтэй 3D геометрийг бий болгож чадна.

Лазер бичил боловсруулалтын хэрэглээ нь олон салбарыг хамардаг. Эмнэлгийн төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлд энэ технологийг нарийн стент дизайн, мэдрэлийн интерфэйсүүдийн микроэлектродын массив, оношлогооны төхөөрөмжид микрофлюидик сувгийг бий болгоход ашигладаг. Электроникийн салбарт лазерын бичил боловсруулалт нь хэлхээний самбарт нарийн ширхэгтэй утас үүсгэх, хэлхээний тохируулга хийх зориулалттай нимгэн хальсан резисторыг зүсэх боломжийг олгодог.

Судалгааны уран зохиолын 9-р зурагт лазерын бичил боловсруулалтаар хийгдсэн ердийн бичил шинж чанаруудыг харуулсан бөгөөд энэ нь хамгийн бага дулааны нөлөөлөл бүхий материалыг нарийн арилгах технологийн чадварыг харуулж байна. Энэ чадвар нь халуунд мэдрэмтгий материал эсвэл дулааны гэмтэл нь эд ангиудын үйл ажиллагааг алдагдуулдаг хэрэглээнд онцгой ач холбогдолтой юм.

Focused Ion Beam (FIB) боловсруулах

FIB боловсруулалт нь нанометрийн масштабтай функцийг бий болгох чадвартай хамгийн нарийн бичил CNC технологийн нэг юм. Уг процесс нь ионуудын төвлөрсөн цацрагийг (ихэвчлэн галли) ашиглан шүрших замаар материалыг зайлуулдаг бөгөөд энэ нь ер бусын нарийвчлалтай бүтцийг бий болгох боломжийг олгодог.

Уламжлал ёсоор хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл, электрон микроскопийн дээж бэлтгэхтэй холбоотой боловч FIB нь нарийн микро CNC үйл ажиллагаанд хэрэглээг улам бүр олсоор байна. Энэхүү технологи нь нано хэмжээст хэв маягийг шууд бичих, тухайн талбайн тусгай хөндлөн огтлол, одоо байгаа бичил бүтцийг нарийн өөрчлөх боломжийг олгодог.

Хэрэглээнд бусад үйлдвэрлэлийн процесст зориулсан тусгай бичил багаж үйлдвэрлэх, дифракцийн оптик элементүүдийг бий болгох, бүтэлгүйтлийн шинжилгээ эсвэл загварчлалын нэгдсэн хэлхээг өөрчлөх зэрэг орно. Биоанагаахын салбарт FIB боловсруулалтыг эсийн наалдамхай, эд эсийн нэгдлийг хянах зорилгоор имплантын гадаргуу дээр нарийн бичил бүтцийг бий болгоход ашигладаг.

FIB технологийн сүүлийн үеийн дэвшилд нэвтрүүлэх чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд зэрэгцээ боловсруулалт хийх чадвартай олон цацрагт системийг хөгжүүлэх, түүнчлэн тодорхой хэрэглээнд зориулж материал зайлуулах хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд хийн тусламжтай сийлбэр гэх мэт нэмэлт аргуудыг нэгтгэх зэрэг орно.

Хэрэглээ ба бодит жишээнүүд

Бичил CNC боловсруулах чадварууд нь гайхалтай олон янзын салбарт хэрэглэгдэж, бусад үйлдвэрлэлийн техникээр дамжуулан боломжгүй инновацийг бий болгох боломжийг олгосон. Эдгээр програмууд нь микро масштабаар нарийн, нарийн төвөгтэй 3D геометрийг бий болгох технологийн чадварыг хөшүүрэг болгодог.

Эмнэлгийн төхөөрөмж ба суулгац

Эмнэлгийн төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлээс илүү микро CNC боловсруулах дэвшлээс илүү ашиг тус хүртэж байгаагүй салбар байж магадгүй юм. Энэхүү технологи нь биологийн интерфэйсийг оновчтой болгосон жижиг суулгац, мэс заслын багаж хэрэгсэл, оношлогооны төхөөрөмжийг бүтээх боломжийг олгосон.

Чихний дунгийн суулгац нь микро CNC боловсруулалт нь сонсголын мэдрэлийн утастай холбогддог нарийн электродын массивыг бий болгодог гайхалтай жишээ юм. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь биологийн хүнд хэцүү орчинд биологийн нийцтэй байдал, урт хугацааны найдвартай байдал бүхий ер бусын хэмжээст нарийвчлалыг хослуулах ёстой.

Бага зэргийн инвазив мэс заслын багаж хэрэгсэлд зориулсан бичил машинтай бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь орчин үеийн эмнэлгийн процедурыг өөрчилсөн. Эдгээр хэрэгслүүд нь ихэвчлэн нарийн төвөгтэй геометрийн төгсгөлийн эффекторуудыг агуулдаг бөгөөд энэ нь хатуу хүлцэл бүхий микро масштабын шинж чанарыг шаарддаг. Бичил CNC боловсруулалт нь зэвэрдэггүй ган, титан хайлш зэрэг био нийцтэй материалаас эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг бүтээх боломжийг олгодог.

Суулгах боломжтой эм дамжуулах систем нь өөр нэг өсөн нэмэгдэж буй хэрэглээний талбарыг төлөөлдөг. Нарийвчлалтай шахуурга, хавхлага, урсгалын суваг зэрэг бичил машинтай эд ангиуд нь эмийг зорилтот эдэд шууд хяналттай гаргах боломжийг олгодог. Эдгээр системүүд нь ихэвчлэн хэдэн арван микрометрээр хэмжигддэг хэмжээс бүхий онцлог шинж чанаруудыг агуулдаг бөгөөд бүгд зөвхөн микро CNC боловсруулалтаар хангаж чадах нарийвчлалыг шаарддаг.

Электроник ба хагас дамжуулагчийн үйлдвэр

Электроникийн салбар нь жижигрүүлэх чиг хандлагыг удаан хугацаанд удирдаж ирсэн бөгөөд бичил CNC боловсруулах нь энэ салбарт олон тооны хэрэглээг олсон. Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэхэд литограф дээр суурилсан процесс давамгайлсан хэвээр байгаа ч микро CNC арга нь тодорхой хэрэглээнд нэмэлт боломжуудыг санал болгодог.

Нэгдсэн хэлхээний туршилтын бичил машинтай туршилтын залгуурууд нь улам бүр жижигрүүлсэн чип багцуудтай найдвартай цахилгаан холбоо тогтоохын тулд нарийн геометрийг шаарддаг. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь ихэвчлэн микро CNC процессоор үйлдвэрлэсэн хэдэн арван микрометрээр хэмжигддэг онцлог бүхий нарийн төвөгтэй пүрш механизмуудыг агуулдаг.

RF (радио давтамж) MEMS бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь литографийн аргаар амархан бүтээгддэггүй гурван хэмжээст бүтцийг бий болгохын тулд бичил CNC боловсруулалтаас ашиг тустай. Утасгүй холбооны системд ашигладаг эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь цахилгааны хэвийн ажиллагааг хангахын тулд онцгой нарийвчлал, гадаргуугийн чанарыг шаарддаг.

Цахим хөргөлтийн дулаан солилцогч нь микро CNC-ийн чадавхиас ашиг тустай. Оновчтой геометр бүхий бичил масштабтай шингэний сувгийг бий болгосноор эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь авсаархан сав баглаа боодол дээр дулааны өндөр гүйцэтгэлийг бий болгож чадна - электрон төхөөрөмжүүдийн эрчим хүчний нягтрал нэмэгдсээр байгаа тул чухал ач холбогдолтой зүйл юм.

Микро шүүлтүүр ба шингэний систем

Микро CNC боловсруулалтын нэг онцлох хэрэглээ бол хий, шингэнийг нарийн шүүх микро шүүлтүүр үйлдвэрлэх явдал юм. UNAM-д хийсэн судалгаагаар микромашины хоёр дахь прототипийг ашиглан микро цагираг шүүлтүүрийг үйлдвэрлэснийг харуулсан. Энэхүү шүүлтүүр нь даралтын уналтын шинж чанарт маш сайн урсгалын хурдыг санал болгодог тул тос, түлшний шүүлтүүр гэх мэт хэрэглээнд тохиромжтой.

Микро шүүлтүүрийг үйлдвэрлэх нь бичил CNC боловсруулах нь өөр техникээс хэд хэдэн давуу талыг харуулж байна. Хяналттай геометрийн тусламжтайгаар нарийн гурван хэмжээст шинж чанарыг бий болгох чадвар нь шүүлтүүрийн гүйцэтгэлийг хадгалахын зэрэгцээ урсгалын шинж чанарыг оновчтой болгох боломжийг олгодог. Энэхүү технологи нь литографийн үйл явцын хязгаарлалтаар хязгаарлагдахаас илүүтэйгээр механик шинж чанар, химийн эсэргүүцэл, био нийцтэй байдлыг харгалзан тусгайлан сонгосон материалыг ашиглах боломжийг олгодог.

Аналитик болон оношлогооны хэрэглээнд зориулсан бичил шингэн системүүд нь хэрэглээний өөр нэг чухал талбар юм. Эдгээр системүүд нь ихэвчлэн нарийн төвөгтэй сувгийн геометр, нарийн холих бүтэц, хяналттай гадаргуугийн шинж чанарыг шаарддаг. Микро CNC боловсруулалт нь нэг удаагийн оношлогоонд зориулсан полимерээс эхлээд илүү эрэлт хэрэгцээтэй хэрэглээнд зориулагдсан металл, керамик зэрэг өргөн хүрээний материалд эдгээр шинж чанаруудыг шууд үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.

Сорилт ба хязгаарлалт

Гайхамшигтай чадавхитай хэдий ч бичил CNC боловсруулах нь энэ салбарт судалгаа, хөгжлийг үргэлжлүүлсээр байгаа хэд хэдэн чухал сорилтуудтай тулгардаг. Эдгээр хязгаарлалтыг ойлгох нь технологийг үр дүнтэй ашиглахыг эрэлхийлж буй үйлдвэрлэлийн инженерүүдэд зайлшгүй шаардлагатай.

Томруулах нөлөө ба физик хязгаарлалт

Хэмжээ багасах тусам олон тооны физик үзэгдлүүд ердийн боловсруулалтаас ялгаатай аргаар боловсруулах процесст давамгайлж эхэлдэг. Эдгээр "хэмжээг нэмэгдүүлэх нөлөө" нь бичил CNC үйл ажиллагаанд үндсэн сорилтуудыг бий болгодог.

Чипний зузааны хамгийн бага нөлөө нь микро масштабаар чухал болдог. Зүсээгүй чипний зузаан нь зүсэлтийн ирмэгийн радиустай холбоотой чухал утгаас доош унах үед материал зүсэхээс илүү гажигтай болж, чипс үүсэхээс илүү хагалахад хүргэдэг. Энэ нөлөө нь материалыг үр дүнтэй зайлуулахын тулд зүсэх параметрүүдийг сайтар сонгохыг шаарддаг.

Гадаргуугийн хүч, түүний дотор наалдац ба үрэлт нь жижиг хэмжээтэй үед улам бүр давамгайлж байна. Эдгээр хүч нь ажлын хэсгийн материалыг зүсэх хэрэгсэлд наалдаж, ирмэгийг бий болгож, багажийн геометрийг өөрчилж, гадаргуугийн өнгөлгөөг бууруулдаг. Тэд мөн бичил багажны бат бэхтэй харьцуулахад зүсэх хүчийг нэмэгдүүлж, хазайлт, эвдрэлд хүргэдэг.

Чичиргээний нөлөө нь ялангуяа нанометрийн чичиргээ нь хэмжээсийн нарийвчлал болон гадаргуугийн чанарт ихээхэн нөлөөлдөг бичил боловсруулалтад онцгой асуудал үүсгэдэг. Судалгаанаас үзэхэд чичиргээний далайц нь машины хэмжээнээс хамааран багасах хандлагатай байдаг (инерцийн хүч нь уян харимхай хүчнээс илүү хурдан буурдаг) чичиргээг хянах нь практик микро CNC програмуудад чухал сорилт хэвээр байна.

Хэрэгслийн хязгаарлалт

Багаж хэрэгсэлтэй холбоотой сорилтууд нь микро CNC програмуудыг өргөжүүлэхэд тулгарч буй хамгийн чухал саад бэрхшээлүүдийн нэг юм. Багажны хэмжээ багасах тусам боловсруулалтын гүйцэтгэлийг хязгаарладаг олон тооны хязгаарлалтууд гарч ирдэг.

Багажны хүч нь диаметрээс хамааран огцом буурч, микро багажуудыг хэврэг болгодог. Энэ эмзэг байдал нь ялангуяа хатуу материалыг боловсруулах үед огтлох гүн, тэжээлийн хурд, эцсийн бүтээмжийг хязгаарладаг.

Диаметр багасах тусам багажны хазайлт пропорциональ хэмжээгээр нэмэгдэж, хэмжээсийн нарийвчлал болон гадаргуугийн чанарт бэрхшээл учруулдаг. Урьдчилан таамагласан хазайлтыг тооцдог дасан зохицох боловсруулалтын стратеги нь энэ асуудлыг хэсэгчлэн хөнгөвчлөх боломжтой боловч үйл явцын нарийн төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлдэг.

Багаж хэрэгсэл үйлдвэрлэх нь өөрөө жижиг хэмжээсээр улам хэцүү болж байна. Нарийн геометр, тууштай ирмэгийн чанар, зохих бүрээс бүхий бичил багажийг үйлдвэрлэхэд багажийн өндөр өртөгт нөлөөлдөг тусгай үйлдвэрлэлийн процесс шаардлагатай.

Багажны элэгдлийг хянах нь бичил боловсруулалтын өвөрмөц сорилтуудыг үүсгэдэг бөгөөд ердийн аргууд нь сүйрлийн гэмтэл гарахаас өмнө элэгдлийг илрүүлэх хангалттай мэдрэмжгүй байж болно. Энэхүү хязгаарлалтыг арилгахын тулд акустик ялгаралтын шинжилгээ, хараанд суурилсан систем зэрэг хяналтын дэвшилтэт арга техникийг боловсруулж байна.

Машины хязгаарлалт

Нарийвчлалтай инженерчлэлд ихээхэн ахиц дэвшил гарсан хэдий ч машинууд өөрсдөө микро CNC-ийн чадавхид хэд хэдэн хязгаарлалт тавьдаг.

Байршлын нарийвчлал ба нарийвчлал нь микро CNC машинуудын үндсэн хязгаарлалт юм. Орчин үеийн системүүд нанометрийн түвшний нарийвчлалд хүрч чаддаг ч дулааны нөлөөлөл, бүтцийн хэв гажилт, хяналтын хязгаарлалт зэргээс шалтгаалан ажлын эзлэхүүн дэх үнэмлэхүй нарийвчлалыг хадгалах нь хэцүү хэвээр байна.

Температурын жижиг өөрчлөлтүүд ч гэсэн бичил хэмжүүрийн зөвшөөрөгдөх хүлцэлээс давсан хэмжээсийн өөрчлөлтийг үүсгэдэг тул дулааны тогтвортой байдал нь онцгой сорилтыг илэрхийлдэг. Дулааны удирдлагын дэвшилтэт системүүд, үүнд хяналттай орчин, идэвхтэй нөхөн олговрын стратеги зэрэг нь эдгээр нөлөөллийг багасгах боловч нарийн төвөгтэй байдал, зардлыг нэмэгдүүлдэг.

Функцийн хэмжээ багасах тусам булны алдааны хөдөлгөөн улам чухал болж байна. Уламжлалт боловсруулалтад зөвшөөрөгдөх боломжтой радиаль ба тэнхлэгийн урсгал нь бичил боловсруулалтын үйл ажиллагаанд ихээхэн хэмжээний хэмжээсийн алдаа, гадаргуугийн өнгөлгөөний асуудал үүсгэдэг.

Хяналтын системийн хязгаарлалтууд, үүнд дараах алдаанууд болон интерполяцийн ойролцоо тооцоолол нь нарийн төвөгтэй микро масштабын онцлогуудын контурын нарийвчлалд нөлөөлж болно. Эдгээр хязгаарлалтыг шийдвэрлэхийн тулд хянагчийн дэвшилтэт архитектурууд болон багажны зам үүсгэх математик аргуудыг боловсруулж байна.

Ирээдүйн чиг хандлага ба инноваци

Бичил CNC боловсруулах салбар хурдацтай хөгжиж байгаа бөгөөд чадавхийг өргөжүүлэх, одоогийн хязгаарлалтыг шийдвэрлэхэд чиглэсэн хэд хэдэн шинэ чиг хандлага бий. Эдгээр хөгжүүлэлт нь машины дизайн, хяналтын систем, багаж хэрэгслийн технологи, үйл явцын стратегийг хамардаг.

Нэмэлт үйлдвэрлэлтэй нэгтгэх

Микро CNC боловсруулалтыг нэмэлт процессуудтай хослуулсан эрлийз үйлдвэрлэлийн арга барил нь ирээдүйн хөгжлийн ирээдүйтэй чиглэлийг харуулж байна. Эдгээр эрлийз аргууд нь технологи бүрийн нэмэлт давуу талыг ашигладаг.

Нэмэлт процессууд нь нарийн төвөгтэй дотоод геометр, оновчтой бүтцийг бий болгоход маш сайн боловч чухал шинж чанаруудад шаардагдах хэмжээсийн нарийвчлал, гадаргуугийн чанар дутагдалтай байж болно. Микро CNC боловсруулалт нь нэмэлтээр бүтээгдсэн бүтцийн давуу талыг хадгалахын тулд хатуу хүлцлийг хангахын тулд эдгээр шинж чанаруудыг сонгон төгсгөж чаддаг.

Энэ чиглэлийн судалгаа нь нэмэлт болон хасах үйлдлүүдийн хоорондох функцүүдийн хуваарилалтыг оновчтой болгох үйл явцыг төлөвлөх нэгдсэн арга барилыг боловсруулахад чиглэгддэг. Нэг системд хоёуланг нь багтаасан машин дизайны дэвшилтүүд бас гарч ирж, харьцах ажиллагаа болон холбогдох бүртгэлийн алдааг багасгаж байна.

Хиймэл оюун ухаан ба машин сургалт

AI болон машин сургалтын технологи нь процессыг оновчтой болгохоос эхлээд бодит цагийн хяналт, хяналт хүртэлх олон сорилтыг шийдэж, микро CNC үйл ажиллагаанд улам бүр хэрэглэгдэж байна.

Орчин үеийн CNC системүүд нь үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дээшлүүлэх, хог хаягдлыг багасгах, эрчим хүчний үр ашгийг дээшлүүлэх зорилгоор хиймэл оюун ухааны шийдлүүдийг нэгтгэж байна. Эдгээр ухаалаг системүүд нь зүсэлтийн параметрүүдийг оновчтой болгох, багаж хэрэгслийн элэгдлийг урьдчилан таамаглах, согог үүсэхээс өмнө гажиг илрүүлэх зэрэг үйл ажиллагааны мэдээллээс суралцдаг.

Хиймэл оюун ухаанаар сайжруулсан физикийн загваруудыг багтаасан бичил боловсруулах үйл явцыг бүхэлд нь үнэн зөв загварчилсан дижитал ихрүүд процессыг хөгжүүлэх, оновчтой болгох хүчирхэг хэрэгсэл болж гарч ирж байна. Эдгээр виртуал дүрслэл нь инженерүүдэд параметрийн орон зайг судалж, үнэтэй физик туршилтгүйгээр үр дүнг урьдчилан таамаглах боломжийг олгодог.

Бичил үйлдвэрийн тухай ойлголт

"Бичил үйлдвэр" гэсэн ойлголт практикт хэрэгжих тал дээр үргэлжлэн хөгжиж байна. Энэхүү арга нь бичил бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг үйлдвэрлэх олон давуу талтай, маш жижигрүүлсэн, модульчлагдсан үйлдвэрлэлийн системийг төсөөлдөг.

Микрофабрикийн үзэл баримтлал нь авсаархан, эрчим хүчний хэмнэлттэй багцад олон бичил үйлдвэрлэлийн процессыг хослуулсан ширээний үйлдвэрлэлийн системийг бий болгохыг санал болгож байна. Эдгээр системүүд нь технологид нэвтрэх боломжгүй жижиг байгууллагуудад бичил үйлдвэрлэлийн чадавхийг нэвтрүүлэх зорилготой.

Энэхүү алсын харааг бүрэн хэрэгжүүлэх нь нэг операторын хяналтан дор асар олон тооны микромашин хэрэгсэл, бичил угсралтын төхөөрөмж болон бусад бичил тоног төхөөрөмжийн нэгжийг агуулсан бүрэн автоматжуулсан ширээний микро үйлдвэрүүдийг бий болгоно. Энэ арга нь хөдөлмөрийн зардлыг эрс багасгахын зэрэгцээ бичил төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд шаардагдах нарийвчлал, чанарыг хадгалах болно.

Гибрид бичил үйлдвэрлэлийн дэвшил

Гибрид бичил үйлдвэрлэлийн технологи нь ирээдүйн хөгжлийн өөр нэг ирээдүйтэй чиглэл юм. Эдгээр аргууд нь олон процессын механизм эсвэл эрчим хүчний эх үүсвэрийг хяналттай харилцан үйлчлэлд нэгтгэдэг бөгөөд энэ нь ямар ч процессоор боломжгүй үр дүнд хүрэх болно.

Эдгээр эрлийз технологиудыг туслах эрлийз процесс, хосолсон эрлийз процесс эсвэл олон процессын механизмын хяналттай хэрэглээ гэж ангилж болно. Нэмэлт чадавхийг нэгтгэснээр эдгээр аргууд нь одоо байгаа үйл явцын гинжийг богиносгож эсвэл үйл явцын ер бусын гүйцэтгэлийг бий болгож, "1+1=3" нөлөөг бий болгож чадна.

Гибрид бичил үйлдвэрлэлийн хэрэглээ нь сансар огторгуй, электроник, эмнэлгийн хэрэгсэл, эрчим хүч зэрэг аж үйлдвэрийн олон салбарыг хамардаг. Эдгээр технологиуд боловсорч гүйцсэнээр бичил CNC аргын тусламжтайгаар хүрч болох геометрийн хүрээ, материал, гадаргуугийн чанарыг өргөжүүлэхээ амлаж байна.

Дүгнэлт

Микро CNC боловсруулалт нь төрөл бүрийн салбар дахь жижигрүүлсэн бүтээгдэхүүний чухал ач холбогдолтой технологи болж өөрчлөгдсөн. Ердийн боловсруулалтаас өнөөгийн дэвшилтэт бичил үйлдвэрлэлийн чадавхи хүртэлх зам нь машины дизайн, удирдлагын систем, багаж хэрэгслийн технологи, үйл явцын стратеги дахь гайхалтай ахиц дэвшлийг харуулж байна.

Микро CNC боловсруулалтыг практик болгосон үндсэн дэвшилд нанометрийн түвшний нарийвчлал бүхий өндөр нарийвчлалтай байршил тогтоох систем, оновчтой геометр болон материал бүхий тусгай бичил багаж хэрэгсэл, бичил хэмжүүрийн багаж хэрэгслээр тохирох зүсэлтийн хурдыг хадгалах хэт өндөр хурдны ээрэх дугуйнууд, бичил масштабын материалыг зайлуулах өвөрмөц сорилтыг нөхдөг нарийн хяналтын системүүд багтана.

Эдгээр чадварууд нь эмнэлгийн төхөөрөмж, электроник, сансрын систем, автомашины эд анги, оптик бүтээгдэхүүнд хувиргах хэрэглээг идэвхжүүлсэн. Амьдралын чанарыг сайжруулдаг эмнэлгийн төхөөрөмжөөс эхлээд тээврийн системийн аюулгүй байдал, гүйцэтгэлийг сайжруулдаг дэвшилтэт мэдрэгч хүртэл бичил CNC боловсруулах нь орчин үеийн бүтээгдэхүүн боловсруулахад зайлшгүй шаардлагатай технологи болсон.

Гэсэн хэдий ч томоохон сорилтууд байсаар байна. Микро масштабаар гарч буй физик масштабын нөлөө нь судалгаа, хөгжлийг үргэлжлүүлэн хөдөлгөх үндсэн хязгаарлалтуудыг бий болгодог. Багажны эмзэг байдал, машины нарийвчлалын хязгаарлалт, эдийн засгийн асуудлууд нь тодорхой хэрэглээнд зориулж микро CNC технологийг өргөнөөр нэвтрүүлэхэд саад болдог.

Цаашид хэд хэдэн чиг хандлага нь микро CNC боловсруулалтын чадавхи, хүртээмжийг өргөжүүлэхийг амлаж байна. Нэмэлт үйлдвэрлэлийн аргуудтай нэгтгэх нь хоёр технологийн давуу талыг ашиглах шинэ дизайны боломжуудыг бий болгоно. Хиймэл оюун ухаан, машин сургалт нь үйл явцын оновчлол, хяналт, хяналтыг сайжруулах болно. Дэвшилтэт кинематик архитектур, нарийвчлалын технологи нь хүрч болох нарийвчлал, нарийн төвөгтэй байдлын хил хязгаарыг давах болно.

Бяцхан, модульчлагдсан үйлдвэрлэлийн системийн талаархи үзэл баримтлал бүхий бичил үйлдвэрийн үзэл баримтлал нь эцсийн эцэст бидний бичил бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн үйлдвэрлэлд хэрхэн хандах хандлагыг өөрчилж чадна. Үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийн цар хүрээг бүтээгдэж буй бүтээгдэхүүний цар хүрээтэй ойртуулах замаар энэхүү арга нь нарийвчлал, үр ашиг, эдийн засгийн үр ашигтай байдлын давуу талыг бий болгож чадна.

Боломжуудыг судалж буй үйлдвэрлэлийн инженерүүдэд зориулавбичил CNC боловсруулах, технологи нь гайхалтай одоогийн чадавхи болон сэтгэл хөдөлгөм ирээдүйн боломжуудыг хоёуланг нь илэрхийлдэг. Судалгаа үргэлжилж, арилжааны системүүд хөгжихийн хэрээр микро хэмжээнд хүрч болох зүйлсийн хил хязгаар үргэлжлэн өргөжин тэлж, нийгмийн амьдралыг сайжруулах шинэ үеийн шинэлэг бүтээгдэхүүнийг бий болгох нь дамжиггүй.

Лавлагаа

1. Боловсролын мини CNC тээрэмдэх хөгжүүлэлт ба хэрэглээ, Синьань Жоу, Жунбин Пан,Машинууд, 2023 он.

   • Гол үр дүн: Зардал багатай боловсролын CNC тээрэмд ±8 μm байрлал тогтоох нарийвчлалд хүрсэн.

   • URL:Семантик судлаач

2. Бичил болон нано боловсруулах технологийн сүүлийн үеийн дэвшил, Механик инженерчлэлийн хил хязгаар, 2017 он.

   • Гол дүгнэлтүүд: Микро-EDM ба лазерын техникүүдийн боловсруулалтын үр ашгийг харьцуулсан.

   • URL:УЦС

3. Олон үйлдэлт бичил боловсруулах төв,Advanced Manufacturing Systems сэтгүүл, 2005.

   • Гол дүгнэлт: <1 μм араа шүдэнд зориулсан микро-EDM болон утсыг огтлох нэгдсэн.

   • URL:Айрити номын сан

 CNC боловсруулах,

Аж үйлдвэр 4.0