En los últimos años, la demanda de varios productos de micro-miniaturización de mecanizado CNC en los campos civil y de defensa ha ido en aumento, y los requisitos para las funciones, la complejidad estructural y la confiabilidad de los microdispositivos también se han vuelto cada vez más altos. Por lo tanto, es de gran importancia investigar y desarrollar tecnologías de micromecanizado que sean económicamente viables, capaces de procesar formas geométricas tridimensionales y materiales diversificados, y tamaños de características que van desde micrómetros a milímetros. En la actualidad, el microcorte se ha convertido en una tecnología importante para superar las limitaciones de la tecnología MEMS. La tecnología de micro-torneado y fresado se ha convertido en un punto de acceso de investigación muy activo debido a su alta eficiencia, alta flexibilidad y la capacidad de procesar formas tridimensionales complejas y una variedad de materiales.

En 1959, Richard P. Feynman (ganador del Premio Nobel de Física en 1965) propuso la idea de las micromáquinas. El primer sensor de presión en miniatura de silicio salió a la luz en 1962, y el clima desarrolló micro-máquinas como engranajes, bombas de engranajes, turbinas neumáticas y acoplamientos con un tamaño de 50-500 μm. En 1965, la Universidad de Stanford desarrolló una sonda de electrodo cerebral de silicio y más tarde logró escanear microscopios de túnel y sensores en miniatura. En 1987, la Universidad de California en Berkeley desarrolló una máquina microelectrostática que utiliza silicio con un diámetro de rotor de 60-12 μm. Muestra el potencial de utilizar tecnología de micromecanizado de silicio para fabricar pequeñas estructuras móviles y compatible con circuitos integrados para fabricar pequeños sistemas.

La investigación y aplicación de las tecnologías tradicionales de micro-fresado y torneado son principalmente: fresas de micro-punta con diámetros que van desde decenas de micras hasta 1 mm se utilizan para microacabado en máquinas-herramienta convencionales de ultra precisión. Dado que estas máquinas herramienta se utilizan principalmente para procesar piezas geométricas no pequeñas con alta precisión, generalmente requieren costosos procesos de diseño y fabricación para lograr la precisión deseada. Para el procesamiento de piezas pequeñas, carece de la flexibilidad necesaria, y el costo de procesamiento es alto y la eficiencia es baja. Los equipos de procesamiento miniaturizados tienen las ventajas de ahorrar espacio, ahorrar energía, son fáciles de reorganizar y tienen un bajo costo. En los últimos años, el uso de equipos de micromecanizado para lograr el procesamiento de micro-fresado y torneado ha atraído una atención generalizada, y se ha implementado el uso de microherramientas en micro-máquinas-herramienta. En la investigación de la tecnología de procesamiento de micro-fresado y torneado, la investigación se centra principalmente en la calidad de la superficie, la fuerza de corte, el desgaste y la vida útil de la herramienta, el estado de la viruta y la capacidad de procesamiento de piezas pequeñas.

En el proceso de fresado y torneado, el estado de carga de la herramienta es extremadamente complicado y está constantemente sometido a cargas de choque mecánico y térmico de diferentes tamaños y posiciones. Debido a que el avance por diente en el micro-fresado y torneado es menor (o igual) que el radio del filo de la herramienta, el proceso de corte cambia de cizallamiento a fricción, extrusión o arado; Además, debido a la alta velocidad de corte y la gran carga de impacto, la fuerza de microcorte es muy diferente de la fuerza de fresado tradicional.

Bao y Tansel estudiaron la fuerza de corte al utilizar fresas de ranurar de micro-diámetro para micro-fresado y propusieron un modelo de fuerza de corte mejorado. El modelo se obtiene calculando los cambios en el espesor de la viruta causados ​​por la trayectoria de la punta de la herramienta cuando la herramienta gira y avanza. Además, se considera la influencia de la relación entre el avance por diente y el radio de la herramienta, la excentricidad de la herramienta y el desgaste de la herramienta en la fuerza de corte, y los experimentos han verificado que el modelo es más preciso que el modelo tradicional de fresado final.


Vogler et al.propusieron un modelo mecánico para micro-fresado, teniendo en cuenta diferentes fases en materiales heterogéneos. Se encuentra que la multifase en el material metálico causa el cambio de alta frecuencia de la fuerza de corte, lo que explica la señal de alta frecuencia que aparece en la fuerza de corte cuando el material multifase se micromuela.

En la actualidad, no hay mucha investigación sobre la fuerza de micro-fresado, y es necesario comprender mejor las características de la fuerza de micro-corte. Y se puede considerar a través del monitoreo en tiempo real de la fuerza de corte para ajustar dinámicamente la cantidad de corte para controlar la fuerza de corte, mejorar la calidad de la superficie mecanizada y extender la vida útil de la herramienta.

Cuando se utiliza una fresa de diámetro pequeño para el micromecanizado, es muy difícil recortar la superficie mecanizada después del corte, por lo que se espera que el proceso de mecanizado final se pueda completar con una fresa. Además, el tiempo de corte para el mecanizado de formas de alta precisión a menudo toma varias horas, por lo que se imponen requisitos más altos en cuanto a la vida útil de la herramienta y el rendimiento de corte.

Rahman et al.realizaron experimentos de micro-fresado en cobre puro utilizando una fresa de extremo con un diámetro de 1 mm. Utilizando el método de superficie de respuesta en estadística, se estableció un modelo cuadrático de vida de la herramienta en el proceso de micro-fresado de cobre puro. Se concluye que la velocidad de corte y la cantidad de agarre hacia atrás tienen un impacto significativo en la vida útil de la herramienta, mientras que la velocidad de avance no tiene un impacto significativo. El filo mostró un aumento en la fuerza de corte después de despuntar. Al mismo tiempo, se debe considerar el diámetro y el tamaño del filo de la microherramienta. Zhou et al.utilizaron una fresa con un diámetro de 2 mm para fresar electrodos de grafito a alta velocidad. Se señala que el desgaste de la herramienta está dominado por el desgaste abrasivo, y las formas de desgaste son el desgaste del flanco, el desgaste de la cara de desprendimiento, las microfisuras y la rotura. Las formas de las virutas son grumosas, columnares, esféricas y escamosas; la vida útil de la herramienta revestida es 1,5 veces mayor que la de la herramienta no revestida; Se propone que el uso de una boquilla de chorro de aire y una aspiradora puede reducir eficazmente el desgaste y el daño de la herramienta. Miyaguchi et al., Señalaron que la vida útil de la herramienta se puede extender reduciendo la rigidez de la herramienta. Debido a la baja rigidez de la herramienta, la flexión de la herramienta equilibra la fuerza de corte y ajusta la influencia del descentramiento, lo que resulta en un desgaste uniforme de los dos filos de corte.

En el proceso de micro-fresado de microherramientas, el estado de la viruta es un factor importante para realizar un mecanizado de precisión, controlar el proceso de mecanizado y juzgar la capacidad de mecanizado. Kim et al.realizaron un estudio experimental sobre la formación de virutas durante el micro-fresado. Fresado de ranuras en piezas de latón con diferentes velocidades de avance, midiendo recolectando virutas y observando la imagen SEM de la superficie inferior de la ranura. Cuando el avance por diente es menor que el radio romo del filo de corte, el volumen real de viruta del CNC es varias veces el volumen nominal de viruta, y el intervalo de las marcas de avance también es mayor que el avance por diente. A medida que aumenta el avance por diente, el volumen real de viruta se acerca gradualmente al volumen nominal de viruta. Se puede observar que en el micro fresado no siempre se forman virutas durante el avance con un pequeño avance por diente, es decir, la formación de virutas CNC es intermitente e intermitente.

Para mejorar la calidad del proceso de micro-fresado, se debe estudiar el desgaste y la vida útil de la herramienta. Se puede considerar estudiar el desgaste y la rotura de la herramienta a través de la fuerza de corte, la rugosidad de la superficie y la vibración de la herramienta.