Mecanizado en miniatura, También llamado micromecanizado demostró ser una subdisciplina esencial de la ingeniería de fabricación., que implica la fabricación precisa de componentes en miniatura. Tiene una gama de aplicaciones en numerosas industrias relacionadas con la electrónica y los dispositivos médicos.. aparte de esto, Las técnicas de mecanizado en miniatura se han desarrollado enormemente.. Este artículo explora diferentes aspectos del mecanizado en miniatura, incluidas varias técnicas de mecanizado., materiales, y aplicaciones del mecanizado en miniatura, así como sus problemas y factores de preocupación.
¿Qué es el mecanizado en miniatura??
Miniatura o Micromecanizado significa fabricar piezas pequeñas con dimensiones medidas en milímetros e implementar sofisticados procesos de mecanizado.. Este mecanizado requiere alta exactitud y precisión.. aparte de esto, Es crucial para industrias que utilizan secciones complejas.. El micromaquinado utiliza herramientas y máquinas que operan a escalas diminutas., utiliza tecnología de Control Numérico Computarizado en la mayoría de sus procesos. Sin embargo, se caracteriza por su exactitud, alto nivel de detalle, y productos de tamaño razonable.
Proceso completo de mecanizado en miniatura
El mecanizado en miniatura o micromecanizado consta de varias etapas., que han sido desarrollados específicamente para crear piezas pequeñas y precisas. Aquí hay una descripción detallada del proceso completo de mecanizado en miniatura.:
1. Diseño y creación de prototipos
- Modelado CAD: A partir de la fabricación del modelo CAD de la pieza real., que necesita ser fabricado. El siguiente modelo está adecuadamente desarrollado con especificaciones., tamaños, y tolerancias incluidas adecuadamente.
- Creación de prototipos: Se puede crear un prototipo físico mediante la técnica de creación rápida de prototipos., es decir. 3impresión D. Esto ayuda a verificar el diseño antes de comenzar el proceso de mecanizado..
2. Selección de materiales
- Elegir el material adecuado: Autoprueba, dependiendo de la aplicación de la pieza en miniatura, materiales adecuados, es decir. aluminio, acero inoxidable, plástica, etc..
- Preparación de materiales: La materia prima se adquiere para su uso y se califica para cumplir con los estándares requeridos y los procesos de mecanizado esperados..
3. Configuración de herramientas
- Selección de herramientas: Elegir las herramientas adecuadas: las fresadoras o taladros micro CNC dependen del material y el diseño de la pieza también es fundamental..
- Configuración de la máquina: Las herramientas adecuadas para el mecanizado en miniatura se montan en una máquina CNC para ajustar la velocidad adecuada, tasa de alimentación, y profundidad de corte.
4. Proceso de mecanizado
- sujeción de piezas: El material queda perfectamente sujeto mediante un útil o tornillo de banco sobre la mesa para minimizar o eliminar cualquier movimiento durante el proceso de mecanizado..
- Mecanizado CNC: Las operaciones del micromecanizado CNC están impulsadas por un programa de diseño para crear el producto deseado.. Este proceso puede implicar varias técnicas., incluido:
- Molienda: El corte con fresadora Micro CNC incluye el tallado para agregar o lograr ciertas características en rasgos o formas..
- Torneado: Colocar bandas en el material para girar el cilindro al ángulo requerido para cortar piezas circulares..
- Perforación: Perforación según lo indicado en el diseño..
- Mecanizado por descarga eléctrica (electroerosión): La forma del material a cortar es compleja o al cortar materiales difíciles..
- Escucha: Durante el mecanizado, los operadores siempre están cerca, observar cuidadosamente para lograr los resultados correctos.
5. Operaciones posteriores al mecanizado
- Desbarbado: Incluye el proceso de alisado del acabado superficial del producto.. Entonces, puede ser seguro y estéticamente agradable.
- Refinamiento: Tratamientos de superficies artificiales como el pulido., anodizado, o revestimiento para que la superficie luzca bien y funcione aún mejor.
6. Control de calidad
- Inspección: Las técnicas de mecanizado incluyen instrumentos de medición de precisión como calibradores., y micrómetros. Entonces, Pueden garantizar que las piezas cumplan con las tolerancias y tamaños requeridos..
- Pruebas: Realizar pruebas funcionales o de estrés para determinar si la pieza funciona bien..
7. Asamblea (si es necesario)
- Integración de componentes: En casos corporativos, Los componentes en miniatura pueden ensamblarse con otros para formar una parte final de un conjunto particular..
- Adaptación en miniatura: Adaptarlo de manera que sea adecuado y funcional dentro de la línea de montaje..
Importancia de las tolerancias estrictas en el mecanizado CNC en miniatura/micro
A continuación se presentan algunos aspectos importantes para comprender la importancia de la tolerancia estricta en el mecanizado CNC en miniatura..
- Funcionalidad: Las tolerancias son importantes porque en la mayoría de los diseños las piezas pequeñas que forman un conjunto tienen que encajar en componentes coincidentes para ser efectivas..
- Control de calidad: Mantiene la coherencia entre ejecuciones, pieza a pieza y entre ejecuciones, lo cual es particularmente importante en industrias que necesitan alta precisión., es decir. Aeroespacial y médico.
- Intercambiabilidad: Las porciones deben ser intercambiables.; Seguir un plan de tolerancia significa que las piezas de diferentes series de producción encajarán bien con otras..
- Reducción de residuos: La alta precisión ayuda a minimizar los materiales de desecho. aparte de esto, Reduce efectivamente el costo y aumenta la producción..
- Mejora del rendimiento: Un alto grado de precisión en la determinación de la forma precisa de los componentes conduce a un mejor rendimiento, incluyendo resistencia al desgaste y mayor vida útil de los componentes.
Materiales compatibles con mecanizado en miniatura/micro CNC
| Material | Densidad (gramos/cm³) | Dureza (rockwell) | Aplicaciones Típicas |
| Aleaciones de aluminio | 2.7 | B70-80 | Componentes aeroespaciales, carcasas electrónicas |
| Acero inoxidable | 7.9 | B80-90 | Dispositivos médicos, sujetadores, engranajes pequeños |
| Aleaciones de titanio | 4.5 | B30-35 | Piezas aeroespaciales, implantes, componentes de alto rendimiento |
| Plástica (p.ej., Delrín, PTFE) | 1.4-2.0 | R80-90 | Engranajes, aspectos, carcasas, aislamiento |
| Cobre | 8.9 | B60-65 | Conectores electricos, intercambiadores de calor |
| Latón | 8.5 | B60-70 | válvulas, guarniciones, piezas decorativas |
| Acero carbono | 7.8 | C25-40 | Herramientas, componentes automotrices |
| Nailon relleno de vidrio | 1.4-1.5 | R80-90 | Componentes estructurales, piezas resistentes al desgaste |
| Cerámico | 3.0-3.5 | H60-70 | herramientas de corte, aisladores |
| Aleaciones de magnesio | 1.8 | B60-70 | Piezas aeroespaciales, componentes automotrices |
Diferentes técnicas utilizadas en el mecanizado en miniatura
Entonces, Analicemos las diferentes técnicas utilizadas en Micromaquinado.：
1. Fresado CNC
fresado CNC utiliza herramientas de corte para fresar o pelar y proporciona contornos geométricos complejos de piezas. El diseño del cortador es muy preciso y se puede utilizar para numerosas aplicaciones., es decir. fresado facial y de contorno. El problema con las tolerancias estrictas, especialmente en piezas mecanizadas pequeñas, es la esencia altamente procesal de configurar las máquinas y programar..
2. Torneado CNC
torneado CNC crea formas giratorias de piezas cilíndricas mediante la rotación de la pieza de trabajo en el torno. Aquí las herramientas no giran para eliminar material y funcionan bien al crear formas de simetría, proporcionando planos pulidos y extremadamente precisos.. Sin embargo, su aplicación está restringida a la forma geométrica.
3. Mecanizado por descarga eléctrica
electroerosión Elimina material mediante chispas eléctricas, por lo que es adecuado para trabajar con formas difíciles en materiales duros., es decir. acero y titanio. Este método es particularmente bueno para diseñar moldes y matrices.. Sin embargo, Es un proceso que requiere mucho tiempo y que puede llevar mucho más tiempo de configuración en comparación con otras técnicas..
4. Corte y Grabado Láser
La técnica de corte por láser enfoca los rayos láser para cortar o grabar los materiales en diseños muy parecidos.. Es mejor para placas delgadas, pero no para placas gruesas o en las que es necesario cortar mucho material..
5. Micromecanizado
El micromecanizado es un proceso de acortamiento., fracturado, o dimensiones reducidas de los componentes a una escala inferior a 1 mm. Estos trabajos involucran pequeñas herramientas para fabricar una pequeña característica., que es muy útil en la fabricación de instrumentos médicos.. Sin embargo, está limitado por el hecho de que se necesitan herramientas y equipos más avanzados debido a las largas horas de mecanizado.
6. Corte por chorro de agua
El corte por chorro de agua emplea agua a alta presión con partículas de granate para cortar piezas de trabajo con poco calor.. Es adecuado para formas complejas pero no tan preciso como el corte por láser., y normalmente, el material necesita tratamiento adicional.
7. 3Impresión D
En impresión 3D, Se añaden nuevas piezas a la fabricación y permiten la creación rápida de prototipos de geometrías complejas.. Hay una variedad de materiales que admite, pero en ocasiones puede requerir un posprocesamiento para lograr la precisión particular..
8. Electroerosión por hundimiento
La electroerosión por hundimiento aplica electrodos moldeados para depresión y contornos internos en materiales duros.. Proporciona una gran precisión para la fabricación de moldes, pero puede llevar mucho tiempo., y debe prepararse meticulosamente.
Factores clave a considerar esenciales para el mecanizado en miniatura
Analicemos algunos factores clave a considerar para el mecanizado en miniatura.:
- Velocidad: Por lo tanto, es esencial equilibrar las velocidades del husillo para obtener una alta precisión y evitar la deformación térmica de la pieza de trabajo..
- Tasa de alimentación: Las velocidades de avance correctas permiten mecanizar el material de la manera correcta con menos o ningún efecto en la pieza de trabajo..
- Selección de herramientas: Es importante seleccionar la herramienta correcta., es decir. fresadoras o taladros micro CNC. Afectan mucho al funcionamiento del mecanizado de microprecisión..
- Uso de refrigerante: El refrigerante correcto ayuda a controlar el calor y mejora la durabilidad de la herramienta durante el mecanizado..
- Calibración de la máquina: Este proceso requiere una calibración CNC más frecuente para lograr un mecanizado adecuado de piezas de diferentes tamaños en miniatura..
Pros y contras del mecanizado en miniatura/microprecisión
Los siguientes son los pros y los contras del mecanizado en miniatura.：
Ventajas:
- Alta precisión: La fabricación de moldes se puede lograr con diseños delicados que tienen espacios libres pequeños y alta precisión..
- Escalabilidad: Es fácil ampliar la producción de pequeña a gran escala.
- Versatilidad: Se puede utilizar en casi cualquier material y en casi todas las situaciones..
- Residuos reducidos: La reducción de la cantidad de residuos implica mejores costes y huella ambiental material.
- Capacidades de automatización: Esta tecnología se puede acoplar a una computadora para automatizar la fabricación., aprovechando más líneas de producción.
Limitaciones:
- Costos iniciales más altos: Equipos y herramientas sofisticados, en general, tener un costo alto.
- Configuración compleja: Necesita una configuración especial y puede tardar un poco en configurarse.
- Limitaciones de materiales: Algunos materiales pueden suponer un desafío para la máquina al adoptar el principio de miniaturización..
- Requisitos de habilidad: Personas competentes operan y supervisan las operaciones de fabricación de miniaturización de manera competente..
Aplicaciones del mecanizado en miniatura
Veamos una descripción general de las aplicaciones comunes del mecanizado en miniatura.：
- Dispositivos médicos: La producción de piezas pequeñas para equipos quirúrgicos., implantes ortopédicos, y equipos de diagnóstico.
- Aeroespacial: Empleado en la fabricación de peso ligero., Aplicaciones de alta resistencia para aviones y naves espaciales..
- Electrónica: Fabricación de conectores electromagnéticos miniaturizados., circuitos impresos, y piezas para productos de comunicaciones móviles.
- Automotor: La producción de componentes precisos utilizados en la fabricación de motores y componentes electrónicos en vehículos..
- Robótica: Miniatura & Piezas micromecánicas utilizadas en Robots. & sistemas automatizados.
Conclusión
En conclusión, El mecanizado en miniatura o micromecanizado es un subsector importante del sector manufacturero, ya que permite la creación de productos pequeños pero muy complejos.. Estos productos pueden ser necesarios en varias industrias de alta tecnología y han abierto nuevos potenciales para aumentar la escala de beneficios derivados del mecanizado en miniatura.. Esto se debe a que las industrias continúan desarrollándose.. Entonces, Seguirá siendo un área vital para muchos fabricantes que deseen dominar la fabricación de precisión..
Preguntas frecuentes
Q1. ¿Qué tipo de piezas produce habitualmente el mecanizado en miniatura??
El micromecanizado se suele realizar en piezas de tamaños en el rango milimétrico y en la mayoría de los casos inferiores a 5 mm..
Q2. ¿Qué industrias realizan mecanizados minúsculos con mayor eficacia??
Industrias de precisión, incluidos los dispositivos médicos., aeroespacial, electrónica, automotor, y la robótica utilizan el mecanizado en miniatura de sus piezas.
Q3. Lo que diferencia al micro CNC del mecanizado o CNC convencional normal?
El torneado micro CNC se concentra en la fabricación más pequeña, disolvente, y componentes más complicados con mayor precisión de mecanizado y exactitud que necesitan herramientas y métodos específicos.
Q4. ¿Qué materiales se utilizan en el minimecanizado??
Los materiales más utilizados son el aluminio y sus aleaciones., acero inoxidable, titanio, aleaciones, plástica, y cobre.
Q5. ¿Cuáles son las dificultades de la miniatura??
Las preocupaciones son; exactitud, condición de la herramienta, configuración, y materiales y herramientas.
Q6. ¿Se puede automatizar el mecanizado en miniatura??
Sí, Es común controlar el mecanizado en miniatura mediante tecnología CNC, lo que ayuda a mejorar la eficiencia y la precisión..
P7. ¿Dónde encajan las tolerancias en el contexto del mecanizado en miniatura??
Minimizar las variaciones es fundamental en el mecanizado en miniatura porque las piezas deben funcionar según lo diseñado y encajar con las otras piezas en los conjuntos..
