كل ما تحتاج لمعرفته حول الآلات المصغرة

تصنيع الآلات المصغرة, ثبت أيضًا أن التصنيع الدقيق هو تخصص فرعي أساسي في هندسة التصنيع, تنطوي على تصنيع مكونات مصغرة دقيقة. لديها مجموعة من التطبيقات في العديد من الصناعات التي تشمل الإلكترونيات والأجهزة الطبية. إلى جانب ذلك, لقد تطورت تقنيات التصنيع المصغرة بشكل هائل. يستكشف هذا المقال جوانب مختلفة من الآلات المصغرة بما في ذلك تقنيات التصنيع المختلفة, مواد, وتطبيقات التصنيع المصغر وقضاياه وعوامله التي تهمه.

ما هي الآلات المصغرة?

التصنيع المصغر أو الدقيق يعني تصنيع أجزاء صغيرة بأبعاد تقاس بالملليمتر وتنفيذ عمليات تصنيع متطورة. تتطلب هذه المعالجة دقة ودقة عالية. إلى جانب ذلك, إنه أمر بالغ الأهمية للصناعات التي تستخدم الأقسام المعقدة. تستخدم الآلات الدقيقة الأدوات والآلات التي تعمل بمقاييس دقيقة, ويستخدم تكنولوجيا التحكم العددي بالكمبيوتر في معظم عملياته. لكن, ويتميز بدقته, مستوى عال من التفاصيل, والمنتجات ذات الحجم المعقول.

عملية كاملة من الآلات المصغرة

مصغرة أو التصنيع الدقيق يتكون من عدة مراحل, والتي تم تطويرها خصيصًا لإنشاء أجزاء صغيرة دقيقة. فيما يلي نظرة عامة مفصلة عن العملية الكاملة للتصنيع المصغر:

1. التصميم والنماذج الأولية

• نمذجة CAD: بدءاً من صنع نموذج CAD للجزء الفعلي, الذي يحتاج إلى تصنيع. تم تطوير النموذج التالي بشكل صحيح مع المواصفات, الأحجام, والتفاوتات المدرجة بشكل مناسب.
• النماذج الأولية: يمكن إنشاء نموذج أولي مادي باستخدام تقنية النماذج الأولية السريعة, أي. 3الطباعة د. يساعد هذا في التحقق من التصميم قبل البدء فعليًا في عملية التصنيع.

2. اختيار المواد

• اختيار المادة المناسبة: إثبات الذات, اعتمادا على تطبيق الجزء المصغر, مواد مناسبة, أي. الألومنيوم, الفولاذ المقاوم للصدأ, البلاستيك, إلخ.
• الإعداد المادي: يتم شراء المواد الخام للاستخدام وتأهيلها للوفاء بالمعايير المطلوبة وعمليات التصنيع المتوقعة.

3. إعداد الأدوات

• اختيار الأداة: Choosing the right tools – micro CNC mills or drills depends on the material and the part design is critical as well.
• Machine Setup: The tools suited for miniature machining are fitted on a CNC machine to set the right speed, معدل التغذية, وعمق القطع.

4. عملية التصنيع

• Workholding: The material is perfectly secured by a fixture or vise on the table to minimize or eliminate any movement during the machining process.

• التصنيع باستخدام الحاسب الآلي: The operations of the micromachining CNC are driven by a design program to create the desired product. This process may involve various techniques, مشتمل:
• طحن: Micro CNC mill Cutting includes carving to add or achieve certain characteristics in features or shapes.
• تحول: Banding the material to turn the cylinder to the required angle for cutting circular parts.
• حفر: Drilling as indicated in the design.
• معالجة التفريغ الكهربائي (موسيقى الرقص الإلكترونية): The shape of the material to be cut is complex or when cutting through difficult materials.
• Monitoring: During the machining, the operators are always close, carefully observing to achieve the right results.

5. عمليات ما بعد التصنيع

• Deburring: It includes the process of smoothening the product’s surface finish. لذا, it can be safe and aesthetically pleasing.
• التشطيب: Artificial surface treatments like polishing, أنودة, or coating to make the surface look good and function even better.

6. رقابة جودة

• تقتيش: Machining techniques include precision measuring instruments such as calipers, and micrometers. لذا, they can ensure the parts meet the required tolerances and sizes.
• Testing: Performing functional or stress tests to determine if the part functions fine.

7. حَشد (إذا لزم الأمر)

• Component Integration: In corporate cases, miniature components may be assembled with others to form a final part of a particular assembly.
• التكيف المصغر: وتكييفه بطريقة تجعله مناسبًا تمامًا وعمليًا داخل خط التجميع.

أهمية التفاوتات الصارمة في الآلات المصغرة/الصغرى باستخدام الحاسب الآلي

فيما يلي بعض الجوانب المهمة لفهم مدى أهمية التسامح المحكم في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي المصغر.

• الوظيفة: تعتبر التفاوتات مهمة لأنه في معظم التصميمات، يجب أن تتوافق الأجزاء الصغيرة التي تشكل التجميع مع مكونات التزاوج لتكون فعالة.
• رقابة جودة: يحافظ على الاتساق بين التشغيل من جزء إلى جزء ومن التشغيل إلى التشغيل وهو أمر مهم بشكل خاص في الصناعات التي تحتاج إلى دقة عالية, أي. الفضاء والطبية.
• قابلية التبادل: يجب أن تكون الأجزاء قابلة للتبديل; إن اتباع خطة التسامح يعني أن الأجزاء من عمليات الإنتاج المختلفة سوف تتناسب بشكل جيد مع الأجزاء الأخرى.
• الحد من النفايات: تساعد الدقة العالية على تقليل المواد الخردة. إلى جانب ذلك, فهو يقلل التكلفة بشكل فعال ويزيد الإنتاج.
• تعزيز الأداء: تؤدي الدرجة العالية من الدقة في تحديد الشكل الدقيق للمكونات إلى أداء أفضل, بما في ذلك مقاومة التآكل وزيادة عمر خدمة المكونات.

المواد المتوافقة مع الآلات المصغرة/الصغرى باستخدام الحاسب الآلي

مادة	كثافة (جم/سم3)	صلابة (روكويل)	التطبيقات النموذجية
سبائك الألومنيوم	2.7	ب70-80	مكونات الفضاء الجوي, المساكن الإلكترونية
الفولاذ المقاوم للصدأ	7.9	ب80-90	الأجهزة الطبية, مهمات الربط, التروس الصغيرة
سبائك التيتانيوم	4.5	ب30-35	أجزاء الفضاء الجوي, يزرع, مكونات عالية الأداء
البلاستيك (على سبيل المثال, ديلرين, بتف)	1.4-2.0	R80-90	التروس, رمان, المساكن, العزل
نحاس	8.9	ب60-65	موصلات كهربائية, المبادلات الحرارية
نحاس	8.5	ب60-70	الصمامات, التجهيزات, الأجزاء الزخرفية
الكربون الصلب	7.8	C25-40	أدوات, مكونات السيارات
نايلون مملوء بالزجاج	1.4-1.5	R80-90	مركبات اساسيه, أجزاء مقاومة للاهتراء
سيراميك	3.0-3.5	ح60-70	أدوات القطع, العوازل
سبائك المغنيسيوم	1.8	ب60-70	أجزاء الفضاء الجوي, مكونات السيارات

التقنيات المختلفة المستخدمة في الآلات المصغرة

لذا, دعونا نناقش التقنيات المختلفة المستخدمة في التصنيع الدقيق：

1. الطحن باستخدام الحاسب الآلي

الطحن باستخدام الحاسب الآلي يستخدم أدوات القطع للطحن أو التقشير ويعطي مخططات هندسية معقدة للأجزاء. تصميم القاطع دقيق للغاية ويمكن استخدامه في العديد من التطبيقات, أي. طحن الوجه والكفاف. إن مشكلة التفاوتات الصارمة خاصة في الأجزاء الصغيرة المُشكَّلة هي الجوهر الإجرائي للغاية لإعداد الآلات والبرمجة.

2. تحول باستخدام الحاسب الآلي

تحول باستخدام الحاسب الآلي creates turning shapes of cylindrical parts through workpiece rotation in the lathe. Here the tools do not rotate to remove material and perform well when creating forms of symmetry providing extremely accurate and polished plains. لكن, its application is restricted to the geometric form.

3. معالجة التفريغ الكهربائي

موسيقى الرقص الإلكترونية removes material through electrical sparks thus suitable for work on difficult shapes in hard materials, أي. steel and titanium. This method is particularly good for designing molds and dies. لكن, it’s a time-consuming process that may take much more time to set up compared to other techniques.

4. القطع والنقش بالليزر

The laser cutting technique focuses laser beams to cut or engrave the materials in very close designs. It is best for thin plates but not good for thick ones or ones where a lot of material needs to be cut out.

5. الآلات الدقيقة

Micro-machining is a process of shortened, fractured, or reduced component dimensions at a scale beneath 1mm. These works involve small tools to fabricate a small feature, which is very useful in manufacturing medical instruments. لكن, it is limited by the fact that more advanced tools and equipment are needed due to the long hours of machining.

6. قطع المياه النفاثة

Water jet cutting employs high-pressure water with garnet particles to cut workpieces with little heat. It’s suitable for complex shapes but not as accurate as laser cutting, and usually, the material needs further treatment.

7. 3د الطباعة

In 3D printing, new parts are added to manufacturing and enable rapid prototyping of complex geometries. There are a variety of materials it supports but may at times necessitate post-processing to attain the particular accuracy.

8. غرق EDM

Sinking EDM applies shaped electrodes for depression and inner contours on hard materials. It provides great accuracy for mold manufacturing but can be time-consuming, and must be prepared meticulously.

العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها ضرورية للتصنيع المصغر

Let’s discuss a few key factors to consider for miniature machining:

1. سرعة: It is therefore essential to balance spindle speeds to get high accuracy and avoid thermal deformation of the workpiece.
2. Feed Rate: Correct feed rates allow for the material to be machined off in the right manner with less or no effects on the workpiece.
3. اختيار الأداة: It is important to select the correct tool, أي. micro CNC mills or drills. They greatly affect the operation of micro-precision machining.
4. Coolant Usage: The correct coolant assists in controlling heat and enhances the tool’s durability while machining.
5. Machine Calibration: This process requires more frequent CNC calibration to get proper parts machining of different miniature sizes.

Pros and Cons of Miniature/ Micro Precision Machining

The following are the pros and cons of Miniature Machining：

مزايا:

1. دقة عالية: Mold making is achievable with delicate designs having small clearances and high accuracy.
2. قابلية التوسع: It is easy to scale up production from small-scale to large-scale.
3. براعه: Can be used on just about any material and in nearly every situation.
4. Reduced Waste: Reduction of the waste amount implies better costs and material environmental footprint.
5. Automation Capabilities: This technology can be coupled to a computer to automate manufacturing, tapping on more production lines.

محددات:

1. Higher Initial Costs: Sophisticated equipment and tools, على العموم, have a high cost.
2. Complex Setup: It needs a special setting and may take a while to get set up.
3. القيود المادية: Some materials may be challenging to the machine when adopting the principle of miniaturization.
4. Skill Requirements: Proficient individuals operate and supervise miniaturization manufacturing operations proficiently.

تطبيقات الآلات المصغرة

Let’s have an overview of common applications of miniature machining：

• أجهزة طبية: The production of small parts for surgical equipment, يزرع العظام, ومعدات التشخيص.
• الفضاء الجوي: Employed in the manufacturing of lightweight, high-strength applications for aircraft and spaceships.
• إلكترونيات: Manufacturing miniaturized electromagnetic connectors, printed circuits, and parts for mobile communication goods.
• السيارات: The production of precise components used in the manufacturing of engines and electronic components in vehicles.
• علم الروبوتات: Miniature & Micromechanical parts used in Robots & automated systems.

خاتمة

ختاماً, miniature machining or micro-machining is a significant subsector of the manufacturing sector as it allows the creation of small yet highly complex products. These products may be required in several high-tech industries and have opened up new potentials for increasing the scale of benefits derived from miniature machining. This is because industries continue to develop. لذا, it will remain a vital area for many manufacturers who wish to gain mastery in precision manufacturing.

أسئلة مكررة

س1. What kinds of parts does miniature machining commonly produce?

Micromachining is usually done on parts of sizes in the millimeter range and in most cases less than 5mm.

Q2. Which industries do minuscule machining most effectively?

Precision industries including medical devices, الفضاء الجوي, إلكترونيات, السيارات, and robotics use miniature machining of their parts.

س3. What sets micro CNC different from the normal conventional CNC or machining?

Micro CNC turning concentrates on manufacturing smaller, thinner, and more complicated components with higher machining precision and accuracy that need specific tools and methods.

س 4. What materials are being used in mini-machining?

Commonly used materials are aluminum and its alloys, الفولاذ المقاوم للصدأ, التيتانيوم, سبائك, البلاستيك, والنحاس.

س5. What are the difficulties of miniature?

Concerns are; دقة, tool condition, setup, and materials and tools.

س6. Whether miniature machining can be automated?

نعم, it is common to have miniature machining to be controlled through CNC technology this helps to improve efficiency as well as accuracy.

س7. Where do tolerances fit in the context of miniature machining?

Minimizing variations is critical in miniature machining because parts must work as designed and fit with the other parts in assemblies.