Минимальные размеры элементов, инструмент и допуски при микрофрезеровании и микроточении

Редакция Micropartz · Опубликовано 26 октября 2026 г.

Проектирование микродетали означает работу с пределами, которых нет в обычном масштабе. Концевая фреза 0.2 mm гнется, биение шпинделя 5 μm существенно, а заусенец может быть размером с сам элемент. В этом руководстве приведены типичные минимальные размеры элементов, размеры инструмента и допуски для микрофрезерования и микроточения, а также правила проектирования, которые сохраняют деталь технологичной. Если Вы только знакомитесь с темой, лучшая отправная точка: руководство закупщика по микрообработке.

Почему ниже 1 mm правила меняются

Пределы микрообработки задают три физических эффекта.

Жесткость инструмента. Жесткость концевой фрезы падает примерно пропорционально четвертой степени диаметра. Уменьшите диаметр вдвое, и инструмент станет примерно в 16 раз менее жестким. Инструмент 0.2 mm прогибается под силами, которых инструмент 2 mm не заметил бы, и это проявляется как конусные стенки и заниженные размеры элементов.

Минимальная толщина стружки. У любой режущей кромки есть небольшой радиус. Когда подача на зуб становится сопоставимой с этим радиусом, как правило несколько микрометров, инструмент перестает резать чисто и начинает пахать и тереть. Это ограничивает тонкость чистового прохода и вызывает заусенцы.

Биение и тепловой рост. Биение 5 μm на инструменте 6 mm невелико. На инструменте 0.2 mm оно означает, что основную работу выполняет одна канавка, которая быстро изнашивается или ломается. Шпиндели также вырастают на несколько микрометров при нагреве. Предприятия микрообработки используют прецизионные термозажимные оправки или цанги, проверяют биение каждого инструмента и проводят циклы прогрева перед критичными работами.

Типичные минимальные размеры элементов

В таблице ниже приведены типичные серийные пределы на предприятиях микрообработки. Специалисты идут дальше, обычно с более высокой стоимостью.

Элемент	Типичный серийный минимум	Предел для специалистов	Главное ограничение
Ширина фрезерованного паза	0.3 mm	около 0.05 mm	Диаметр инструмента и глубина
Радиус внутреннего угла	от 0.1 до 0.15 mm	около 0.025 mm	Радиус инструмента
Сверленое отверстие	⌀0.2 mm	около ⌀0.05 mm	Прочность сверла, удаление стружки
Толщина стенки, металл	0.15 mm	около 0.05 mm	Прогиб, вибрация
Толщина стенки, пластик	0.3 mm	около 0.15 mm	Нагрев и зажим
Точеный диаметр	⌀0.3 mm	около ⌀0.1 mm на короткой длине	Прогиб, опора прутка
Резьба	M0.8 / 0-80 UNF	M0.3	Профиль инструмента, наличие калибров
Габарит детали	1 mm	менее 1 mm	Обращение и закрепление

Значения типичны для металлов, если не указано иное, и не являются гарантией. Самый малый элемент 0.3 mm, отверстия от ⌀0.2 mm и стенки от 0.15 mm: практические числа для планирования большинства RFQ.

Микроинструмент, глубина и аспектное отношение

Диаметр: не единственный вопрос. Реалистичность элемента определяет глубина.

Диаметр инструмента	Типичная макс. глубина стандартным инструментом	Типичная скорость шпинделя
1.0 mm	3 mm	от 20,000 до 40,000 rpm
0.5 mm	1.5 mm	от 30,000 до 50,000 rpm
0.3 mm	от 0.6 до 0.9 mm	от 40,000 до 60,000 rpm
0.2 mm	от 0.3 до 0.6 mm	от 40,000 до 80,000 rpm
0.1 mm	от 0.15 до 0.3 mm	60,000 rpm и выше

Типичные значения для металлов. Инструмент с длинной шейкой и специальные стратегии увеличивают глубину при меньших подачах.

Для сверления равнозначное правило: отношение глубины к диаметру. До примерно 5 диаметров: рутина, 10 диаметров достижимы при сверлении с выводом сверла, а дальше предприятия применяют специальные сверла, методы глубокого сверления или электроэрозию. Отверстие ⌀0.2 mm глубиной 2 mm находится на границе обычного производства. То же отверстие глубиной 5 mm: работа для специалистов.

Допуски при микрофрезеровании и микроточении

Допуски в микрообработке лучше воспринимать как три уровня.

Уровень	Линейный допуск	Где применяется	Влияние на стоимость
Общий	±0.02 до ±0.05 mm	Нефункциональные элементы	Базовая
Производственная точность	±0.01 mm	Большинство размерных элементов	Умеренное
Отдельные элементы	±0.005 mm	Посадки, базы, оптические и флюидные элементы	Дополнительные проходы и полный контроль
Специалисты	±0.002 mm и менее	Отверстия, ферулы, калибровочные детали	Шлифование, притирка или работа в климатизированном помещении

Типичные значения, не гарантия.

Точение выдерживает диаметры жестче, чем фрезерование выдерживает положения, потому что точеный диаметр формируется вращением шпинделя. На станках швейцарского типа диаметры ±0.005 mm и посадки вала h5: обычное дело, как описано в руководстве по токарной обработке на станках швейцарского типа. При фрезеровании допуски положения зависят от точности станка, температуры и наладки, поэтому ±0.005 mm на положение отверстия: допуск для отдельных элементов.

Шероховатость следует той же логике. Ra 1.6 μm типична для микрофрезерованных поверхностей, Ra 0.8 μm достижима чистовыми проходами, а ниже предприятия обычно добавляют полирование, притирку или электрополирование.

По ISO 286 стандартный допуск для размеров свыше 3 до 6 mm составляет 5 μm для IT5, 8 μm для IT6 и 12 μm для IT7. Это полезная проверка здравого смысла: если Вы запрашиваете IT5 на фрезерованном элементе, Вы запрашиваете работу для специалистов.

Правила проектирования, сохраняющие технологичность микродеталей

Основная часть стоимости микродеталей определяется в чертеже. Эти правила снова и снова встречаются в замечаниях по DFM.

• Задавайте радиус во внутренних углах. Берите не меньше радиуса инструмента, который достает до глубины кармана, и добавьте запас. Острые внутренние углы требуют электроэрозии.
• Держите глубину кармана около 3 наименьших диаметров инструмента. Более глубокие карманы требуют инструмента с длинной шейкой, медленных подач и повышают риск брака.
• Поддерживайте тонкие стенки. Стенка 0.15 mm должна быть короткой или поддерживаться материалом при обработке. Высокие тонкие стенки вибрируют.
• Ставьте жесткие допуски только там, где их требует функция. Для остального используйте ISO 2768 или блок общих допусков.
• Определите состояние кромок. Укажите, должны ли кромки быть без заусенцев, притуплены до заданного размера или оставлены острыми, и как это контролируется.
• Выбирайте базы, которые можно измерить. Микродеталь часто нельзя ощупать там, где можно ощупать обычную. Базы на точеных диаметрах или гранях, до которых достают КИМ или система технического зрения, избавят от споров позже.
• Назначайте допуски на отверстия по функции. Проходному отверстию не нужен тот же допуск, что посадке под штифт.

Гипотетический пример: оптическая оправа 8 x 8 x 6 mm из 6061 имеет четыре отверстия ⌀0.4 mm с позицией ±0.005 mm, паз шириной 0.2 mm и глубиной 1 mm и острые внутренние углы. Замечания по DFM обычно предложили бы расширить паз до 0.3 mm или уменьшить глубину, добавить радиус угла 0.1 mm и ослабить две из четырех позиций отверстий до ±0.01 mm. Каждое изменение сокращает время цикла и контроль без потери функции.

Закрепление и обращение с деталями в микромасштабе

Элемент точен лишь настолько, насколько деталь удерживается при резании. В микромасштабе закрепление становится конструктивным ограничением.

• Деформация при зажиме. Тонкостенный корпус 5 mm в тисках может деформироваться сильнее своего допуска, а затем пружинить при освобождении. Предприятия используют мягкие кулачки, специальные приспособления, вакуум или легкоплавкие клеи, чтобы удерживать детали бережно.
• Обработка из более крупной заготовки. Многие микрофрезерованные детали обрабатывают, пока они еще соединены с большим куском материала, а отделяют в последней операции. Так деталь остается жесткой, но в месте отделения остается след. Скажите предприятию, где след допустим.
• Перемычки и рамки. Несколько малых деталей можно отфрезеровать из одной плиты и удерживать малыми перемычками, как литник на модели для сборки. Перемычки нужно удалять, а места зачищать, что добавляет обращения.
• Сбор деталей. На станках швейцарского типа готовые детали падают в улавливатель. Без него крошечные детали теряются в транспортере стружки или повреждаются при падении.

Способ удержания	Подходит для	Следите за
Прецизионная цанга	Точеные и круглые детали	Следы на зажатом диаметре
Специальные мягкие кулачки	Малые призматические детали	Стоимость наладки, деформация при перетяжке
Вакуумное приспособление	Тонкие плоские детали	Ограниченная сила удержания, только малый инструмент
Деталь в исходной заготовке	Сложные 5-осевые микродетали	След в месте отделения
Перемычки в плите	Много одинаковых плоских деталей	Удаление перемычек и зачистка

Типичная практика для ориентира.

Для закупщика это означает две вещи. Отметьте поверхности, на которых недопустимы следы зажима, следы отделения или остатки перемычек. И примите, что предприятие может попросить добавить небольшой элемент, например лыску или бобышку, чтобы удержать деталь. Это часто упрощает выполнение остальных допусков.

Измерять то, что Вы указываете

Элемент, который нельзя измерить, нельзя принять. Для элементов менее примерно 0.5 mm стандартные щупы КИМ могут не поместиться, а сила контакта способна прогибать тонкие стенки. Тогда вступают системы технического зрения, измерительные микроскопы и калибры-пробки. Руководство о том, как измеряют микродетали, рассматривает это подробнее. Пока правило простое: согласуйте метод измерения каждого критичного элемента до начала производства.

Следующий шаг

Используйте справочник по допускам и материалам, чтобы сверить свой чертеж с типичными значениями. Когда будете готовы, отправьте RFQ с указанием самого малого элемента и самого жесткого допуска. Micropartz передаст его не более чем 3 подходящим предприятиям микрообработки и ответит в течение 24 рабочих часов.

Часто задаваемые вопросы

Проверено по

• ISO 286-1:2010, ISO code system for tolerances on linear sizes
• ASME Y14.5-2018, Dimensioning and Tolerancing
• Wikipedia: Engineering tolerance

Числа в этом руководстве являются типичными значениями для ориентира. Реальные определяют чертеж, сертификат на материал и подобранное предприятие.

Читайте дальше

• Микрообработка: руководство закупщика по очень малым прецизионным деталям
• Токарная обработка микродеталей на станках швейцарского типа: когда токарный станок с подвижной бабкой подходит лучше всего
• Как измеряют микродетали: контроль на КИМ, оптический и видеоконтроль