Lavorazione di microfresatura: pro, contro e applicazioni

Lavorazione con microtagli Introduzione.

La lavorazione di microtaglio appartiene alla categoria delle lavorazioni tradizionali e il suo meccanismo è simile a quello delle lavorazioni di taglio convenzionali, che prevedono la rimozione di materiale dalla superficie del pezzo con un utensile da taglio. La differenza sta nella gamma di dimensioni dei componenti nella lavorazione di microtaglio, che è generalmente compresa tra 0,1 e 10 mm, mentre la gamma dimensionale degli elementi lavorati è compresa tra 0,01 e 1 mm, appartenendo alla gamma della mesoscala. La lavorazione di microtaglio comprende la microtornitura, la microfresatura, la microforatura e la microsmerigliatura. Tra queste, la microfresatura utilizza frese con un diametro inferiore a 1 mm, o addirittura più piccolo. La fresatura è uno dei metodi di taglio più flessibili e la microfresatura consente la lavorazione diversificata di piccoli componenti tridimensionali di forma complessa.

Vantaggi e limiti della tecnologia di microfresatura.

Rispetto ad altri metodi di microtaglio, la tecnologia di microfresatura presenta i seguenti vantaggi:

1. Lavorazione di vari materiali: La microfresatura può lavorare diversi materiali rimuovendo il materiale dalla superficie del pezzo con un utensile da taglio. In teoria, scegliendo la durezza e la resistenza appropriate dell'utensile, è possibile lavorare diversi materiali.
2. Forte capacità di elaborazione tridimensionale: È in grado di ottenere una lavorazione veloce, affidabile e ripetibile di superfici a forma libera e di caratteristiche tridimensionali complesse alla mesoscala.
3. Elevata precisione di lavorazione: utilizzando frese per microfresatura in PCD (diamante policristallino) e diamante a cristallo singolo, è possibile ottenere in modo stabile una precisione di lavorazione e una rugosità superficiale migliori di 100 nm nella microfresatura.
4. Basso costo di lavorazione: Il costo di lavorazione della microfresatura è relativamente basso rispetto ad altri metodi di microlavorazione come la fotolitografia, lavorazione a scarica microelettricae la lavorazione microelettrochimica. Inoltre, la capacità di produrre componenti in grandi quantità con ripetibilità contribuisce al basso costo di lavorazione.

Sebbene la microfresatura presenti molti vantaggi rispetto ad altri metodi di microtaglio, ha anche i suoi limiti. La microfresatura non è semplicemente una riduzione delle dimensioni della macrofresatura rispetto alla macrofresatura convenzionale. Nel processo di microfresatura, quando i parametri di taglio si riducono allo stesso ordine di grandezza del raggio del tagliente o della dimensione dei grani del materiale del pezzo, presenta caratteristiche di taglio diverse dalla macrofresatura, come gli effetti di dimensione e il fenomeno dello spessore minimo del truciolo. Gli effetti dimensionali e lo spessore minimo del truciolo possono portare a meccanismi di taglio diversi e a diversi gradi di usura dell'utensile e difetti di lavorazione, che possono limitare l'applicazione della tecnologia di microfresatura nella produzione. Inoltre, la produzione di frese per microfresatura e la manutenzione di taglienti affilati influiscono anche sul processo e sull'integrità della superficie della microfresatura. Pertanto, è ancora necessaria un'ampia ricerca teorica e sperimentale per risolvere le carenze esistenti nella tecnologia di lavorazione della microfresatura.

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Applicazioni della tecnologia di microfresatura.

La tecnologia di microfresatura tradizionale utilizza principalmente microfrese con diametri che vanno da decine di micrometri a un millimetro per la microlavorazione su macchine utensili di ultraprecisione di dimensioni convenzionali. Poiché queste macchine utensili sono utilizzate principalmente per la lavorazione ad alta precisione di parti geometriche non in microscala, sono necessari progetti e processi complessi per ottenere la precisione desiderata. Tuttavia, non hanno la flessibilità necessaria per la lavorazione di componenti di piccole dimensioni e presentano costi elevati e bassa efficienza. Le apparecchiature di lavorazione miniaturizzate presentano i vantaggi di un'elevata flessibilità, alta efficienza, alta integrazione e basso costo.

Con lo sviluppo della tecnologia, la domanda di componenti di piccole dimensioni nella società continua a crescere e a modificare silenziosamente lo stile di vita delle persone. Ad esempio, gli smartphone si stanno evolvendo verso la miniaturizzazione, la leggerezza e l'intelligenza, richiedendo l'uso di varie tecnologie di microfresatura per la produzione di componenti microstrutturali. La tecnologia di microfresatura, come metodo di lavorazione rapido e a basso costo per i componenti di piccole dimensioni, è stata ampiamente applicata in campi quali l'aviazione, le comunicazioni, l'automotive e l'ottica.