微细加工方法.doc

微细铣削加工技术王翔(厦门大学物理与机电工程学院机电系 199201152779 ) 摘要: 由于微机电系统(MicroElectroMechanicalSystem , MEMS) 在微小零件加工中存在不足, 微细铣削加工作为一项补充技术正在日益受到人们的重视。本文主要从微细铣削的发展背景;微细铣削的关键技术;微细铣削的机床系统和微细铣削的实验, 针对特征尺寸在 4 10 ~ 10 m?所谓中间尺度微小机械零件的微细铣削技术进行了介绍。使读者对微细铣削技术有一定的认识。关键词: 微细铣削;使能技术;机床系统; 铣削的实验 1 前言: 随着科学技术的发展,近年来在 IT 、医疗器械以及通讯领域,人们对微小型零件(如: 微型传感器、微型加速度计、微透镜阵列等) 的需求日益增加。这种需求的增加促进了微细加工技术的发展。在目前的多种微细加工技术中,微机电系统(MicroElectroMechanicalSystem , MEMS) 一直是主流技术之一。由于 MEMS 技术衍生于微电子技术,它的主要加工对象被限制在硅基材料上, 并且工件的几何形状基本上是简单的二维形状, 因而只有在大规模集成电路的批量制造等方面才是经济的。微细切削加工技术,特别是微细铣削作为 MEMS 技术的补充,由于其几乎不受加工对象材料和几何形状的限制而受到研究人员的重视, 正在成为微细加工技术中的新生力量。近年来, 采用传统的机械加工方法而进行微细制造的研究越来越受到人们的重视, 针对特征尺寸在 4 10 ~ 10 m?所谓中间尺度微小机械零件的微细切削制造成为一大研究热点,其原因是机加工具有几大优势: 1 加工精度高; 2 生产效率高、灵活; 3 能加工任意三维特征的零件; 4 能加工包括钢在内的多种材料; 2 微细铣削关键使能技术微细铣削是一种加工能力强、成形精度高的微小零件机械加工方式, C 加工中心可实现 2D, 215 D 简单特征到复杂3D 曲面零件的微细加工. 中间尺度微细铣削加工涵盖了多种关键性使能技术, 如微细铣削装备、微细铣削刀具、计量、微小零件的装夹与操作、中间尺度微细铣削加工机理、表面抛光等, 以下逐一分析论述. 微细铣削装备高性能微细铣削机床系统的开发是开展微细铣削研究的最重要环节. 机床的性能主要与主轴、伺服工作台和控制系统有关, 微细铣削所用刀具的直径非常小, 为了达到加工所需的理论切削线速度, 微细铣削机床主轴应同时具有高回转精度及高转速, 这就需要先进的电主轴和空气轴承作为技术设备支撑. 为了获得高的定位精度, 微细铣削机床工作台一般采用精密滑台加直接驱动的形式, 在保证导轨直线度的同时消除普通滚珠丝杠驱动方式具有的间隙误差. 控制上需采用全闭环控制方式, 配置高精度的光栅尺, 机床工作台的定位精度达到 1μm以内. 微细铣削刀具微细铣削加工对刀具提出很高要求, 也是制约微细铣削技术应用的重要因素. 刀具几何制约加工特征尺寸, 刀具受力制约工艺参数优化和加工效率, 刀具磨损和刀具寿命制约微细铣削加工的实用性. 因此, 要实现微细制造技术的推广应用, 必须针对刀具开展研究, 综合考虑刀具几何、切削过程刀具受力、刀具柔性等因素, 开展刀具制造、刀具磨损、刀具寿命等研究, 这是微细铣削研究的关键问题. 计量微细铣削技术的实现与应用中,