汽車（chē）零件加（jiā）工
在設計機床、切削刀具（jù）和夾具的過程中，高效地銑削微型模型和微型零件（jiàn）的各個部位時所麵臨的應戰，令人害怕。為一把刀具找到最佳的刀具途徑，能夠說也同樣令人感（gǎn）到艱難，由於機床操（cāo）作者或許基本看不到或聽不到它在停止切（qiē）削。與普通的銑削操作不同，操作者沒方法說出在切削（xuē）中刀（dāo）具的表現如何，以（yǐ）便做出所需的改動，把這道工序最佳化。此外，可能合適於 “ 典型 ” 銑（xǐ）削工件刀具途徑戰略，並不能總是能夠精致地、按比例減少以（yǐ）便（biàn）用於微量銑削（xuē）。
另外，醫療、電子和光學零件的小零（líng）件加工有（yǒu）更高的請求。鑒於這個趨向，位於德國 Aachen 市的 Frauhofer 消費技（jì）術研討所 (IPT) 最近發（fā）起了一個微（wēi）量銑削研討項目，與機床設備製造商和模具製造商結合，目（mù）的是開發出高效微型模（mó）具製造的戰略和加工辦法。在開（kāi）發（fā）微量銑削 NC 軟件方麵，他們已能（néng）高效地計算出公差為 0.1 微米的刀具運動。位於美國密執安州 Novi 市（shì）的 Cimatron 公司是（shì）一（yī）家軟件公司，它也（yě）參與了 IPT 項目。參與的結果（guǒ）是經過參加微量銑削工作的各種功（gōng）用，進步（bù）了 Cimatron E NC 軟件的性能。
Uri Shakked 是 Cimatron 的一位產品經理，擅善（shàn）於微（wēi）量銑削。他（tā）提供了生成微量銑削刀具途徑時所要思（sī）索的以下 5 個問題：
1) 開發（fā）合適於微量銑削的加（jiā）工戰略。高速加工與微量（liàng）銑削（xuē）之間的確存（cún）在類似（sì）之處，例如防止鋒利的刀具運動。當趨近角落時，刀具的（de）途（tú）徑應該是圓形的，圓度的大小（xiǎo）取決於機床和進給率。當停止微量（liàng）銑削（xuē）時（shí），在（zài）低於某一個值的狀況下，弄成（chéng）圓形實踐上沒（méi）有用。例（lì）如， 0.2 毫米的圓角就太大了，由於典型微量加工（gōng）的跨度（dù）都特別小（xiǎo）（接近 0.01 毫米）。在這個例子中，圓度值是跨距值的 20 倍，這意味著繼續的工序之間會產生寬溝，構成明顯的凹凸紋路和很差的外表質量。
Cimatron 開發的零重迭旋輪（lún）線法提供了肅清這種切紋的辦法。該辦法用旋輪線的方式加工一切相（xiàng）關的區域，但為了（le）避免雙重加工，刀具回（huí）程運動時（shí）從工件外表在 Z 軸方（fāng）向提升。然（rán）後，在後續的（de）正向運動中，刀具會以與刀具途徑相切的方向（xiàng）進入。
高速（sù）加工（gōng）運用高的進給量，允許切屑排（pái）掉由切削招致的熱量；高的主軸速度產生高的切削進給量；高進（jìn）給率減少了加工時間，允許用小的步距值停止切削。固然進給率遭到刀具切（qiē）削刃最大切屑（xiè）尺寸的限製（zhì）。但（dàn）由於微量銑削刀具直徑很小，主軸速度通常太慢，不（bú）能（néng）產生高的切削進給（gěi），從而限製了（le）可得（dé）到的最大進給率。例如，為了使 10mm 的刀（dāo）具到達 100 米（mǐ） / 分的切削進給（gěi）率，主（zhǔ）軸速度應該大約為（wéi） 3200 轉 / 分。關（guān）於 0.1mm 的刀具，主軸轉速必需為（wéi） 320 000 轉 / 分。這樣高的主軸轉速目前是沒有的（de）。0.1mm 的刀具最大可能的進給率大約為 15 米 / 分，距公認（rèn）的（de）高速切削相差很遠（yuǎn）。
用 0.1mm 直（zhí）徑的切削刀具銑刺，如這圖所示的狀況，在設備（bèi）和編程軟件方麵都有很大的艱難。
2 ）逆銑通常比順銑效率更高。關於微量銑削，決議用逆銑還是順銑主要取決於被加工零件的特性。思（sī）索到微型模具和微型零件上通常具備的精細特性，通常選擇逆銑辦法。
當刀具（jù）較長或工件壁很薄時（shí），微量銑削最合適用逆銑。當切削刃切入資料時，產生切削（xuē）力（lì），切削刃傾向於拉入工件，這就（jiù）提（tí）供（gòng）了一個穩定的切削條件，很合適於軟資料和精致的零件。
但（dàn）是，逆銑會對刀具的切削刃形成潛在的損壞。當切削（xuē）刃完成切削時，它會被切削件退出。當轉回進入下一次切削時，它會鑽挖進被切削件。這就招致切削刃上的（de）力疾速改動方向，從（cóng）而縮短刀具壽（shòu）命。
在順銑中，刀具以（yǐ）最大（dà）的切屑尺寸咬合被切削（xuē）件，刀具（jù）和（hé）零件傾向於相互推開（kāi）。機床、工件和切削刀具必需有足夠的剛性以（yǐ）防止振動（dòng）。否（fǒu）則，刀具壽（shòu）命會縮短（duǎn），外表質量較差。
3 ）可能需求分離粗 / 精銑工序。粗精銑工序通常是分別停（tíng）止的，采用（yòng）不同的（de）主軸速度、進給率和切深（shēn）。但在微量銑削時，可能無法（fǎ）完成，特別是當加工小型零件上高（gāo）的、薄的壁或輪轂、軸套時。粗銑後（hòu）的壁厚將缺乏以支持精（jīng）銑操作，形成（chéng）精銑（xǐ）的振（zhèn）動或可能斷裂（liè），至少壁外表的光亮度很差。
當微量銑削時，薄壁銑削、粗、精銑削應合成（chéng）一（yī）個工序。在壁的兩側，在 Z 軸方向（xiàng）一層一層地（dì）切下。刀具應該傾斜，分開被（bèi）加（jiā）工的壁，以保證刀具（jù）與壁之間有一個接觸點。
銑（xǐ）削精細區域時留下（xià）的紋，能用零重迭旋（xuán）輪線（xiàn）加以肅清。用（yòng）這辦法，刀具反向運動在 Z 軸方向從工件提升起來，然後刀具在切於相繼正向運動刀具（jù）途（tú）徑（jìng）的方（fāng）向切（qiē）入，產（chǎn）生較好（hǎo）的外表（biǎo）光亮度（dù）。
4) 應（yīng）堅持恒定的刀（dāo）具載荷。在普通的（de）模（mó）具製造應用中，機床操作者常常（cháng）手動調整進給率，如需（xū）求時換刀或手動編輯刀具途徑，以使效率更高。由（yóu）於在微量銑削中零件和運用（yòng）的刀具（jù）微小，在加（jiā）工過程中，操作者沒（méi）有實踐辦法看到或聽到發作什麽狀況。這就是為什麽微（wēi）量銑削軟件在整個切削過程中必需能準確（què）堅持恒定切屑載荷的緣故（gù）。
Cimatron 軟件能辨（biàn）認在（zài）整個過程中實（shí）踐餘留的裕量，並用這個數據來（lái）停止取決於刀具載荷的調整。這就能加快加工時間，同時維護精致的微量銑削刀具不會斷裂。在主要改動工（gōng）件幾何外形的粗（cū）切過程中，該（gāi）軟件仿真每層後遺留的裕量。這樣能使刀具進入以前各（gè）層（céng）肅清過的位置（zhì），從而能運用較短的刀具切入較深的區域。
在肅清工序中，該係（xì）統能檢測出過多的資（zī）料，並自動加上再粗銑工序。再粗銑運動能夠避免刀具斷裂、堅持恒定的刀（dāo）具載（zǎi）荷和進步外表質（zhì）量。該軟件（jiàn）可（kě）依據要切除幾資料，自動改動進給率或把刀具途徑分（fèn）紅若幹下遊工步。
5 ）留（liú）神 CAD/CAM 數據（jù）轉換問題。在單獨的 CAD 和 CAM 軟件（jiàn）包之間（jiān）的數據轉換誤差，對加工精度有負麵影響。當微量（liàng）銑削時，這（zhè）些不準確性會愈加嚴重。集（jí）成的 CAD/CAM 軟件包消弭了這樣的數據轉換問題。例如，在一個相當大的零件上的兩外表之間 0.005mm 的凹陷的轉換誤差可能不成問題，由於零件能夠（gòu）拋光。但在微（wēi）型模具或微型（xíng）零件上拋（pāo）光（guāng）常常是不可能的，因此微型銑削的零件外表上，能夠分明看到同樣尺寸（cùn）的凹陷。
簡直任何 CAM 編程工（gōng）作都需求一些幾何修補過（guò）程，這意（yì）味著 CAM 軟件應該包括內部 CAD 才能。當（dāng）製造模型時，冷卻和排出孔通常都蓋住（zhù），以避免切削刀具（jù）加工到（dào）這些部位。另外，外表必需擴展（zhǎn）到在另一調整中將要（yào）加工的維護區。能（néng）不能產生或修正零件的幾何（hé）外形，影響刀具途徑的編程辦法（fǎ）。
由於激光具有方向性（xìng）好，高能量和單（dān）色性好等一係列優點，自六十年代問世以（yǐ）來，就遭到科研範疇的高（gāo）度注重，推進了諸多（duō）範疇的迅猛開展，特別是激光在加工範疇中的應用。傳統的激光加工機在工業產品中，已得到了普遍應用，近年來在激光微加工方（fāng）麵也遭到普遍注（zhù）重。
激光微加工對消費具有（yǒu）小孔或細小溝槽構造複雜的電子器件、醫療和汽車製品有嚴重意義。由於這類產品孔的直徑和（hé）溝槽尺寸越來越小，而這些尺寸（cùn）的公差越來越嚴（yán）厲。隻要（yào）激光才幹滿足（zú）對微加工零件提出的從1μm到1mm的一切請（qǐng）求。激光加工（gōng）熱作用區域小，能夠精確地控製加工範圍和深度，保證高的反複性，良（liáng）好邊緣和普遍的通用性[1]。
在微係（xì）統（tǒng）製造中，人們普遍（biàn）采用矽各向（xiàng）異性刻蝕和LIGA(利嗄)技（jì）術加工各種微型構造。前者合適（shì）加工矽（guī）的二（èr）維構造（zào）和小深寬比的（de）三（sān）維構造；後者可以加（jiā）工精細的三維構造，不隻適用於矽而且也（yě）適用（yòng）於加工金屬、塑料和陶瓷（cí）。但是這種（zhǒng）技術請求的條（tiáo）件比擬苛刻，它需求同步輻射X射線源，而（ér）且模的（de）製造也（yě）很（hěn）複雜，因而很難提高。還有一點也必需指出，LIGA工藝與IC不兼容，這在（zài）一定（dìng）水（shuǐ）平上限製了它的運用。
90年代初開展起來的激光微（wēi）加工工藝（yì）既能加工出較為複雜的微型構造，且所請求的（de）條件又不那麽苛刻，在實驗室和（hé）工廠（chǎng）較容易完成[2]。
激光微加工所觸（chù）及的應用範疇較寬，本文著重引見激光束在UV（紫外）波段或532nm和1.06μm段激光微加工的應用,工作狀態為脈衝狀態,加工應（yīng）用的範圍為微電子和微機械（MEMS）。激光束（shù）的其它應用不在本文（wén）贅述。
