汽（qì）車零（líng）件加工
在設計機床（chuáng）、切削（xuē）刀具（jù）和夾具的過程中，高（gāo）效地銑削微型模型和微型零件的（de）各個部位時所麵臨的（de）應戰，令人害怕。為一把刀具找到（dào）最佳的刀具途徑，能夠說也同樣令人感到艱難，由於機床操作者（zhě）或許基本看不到或聽不到它在停（tíng）止切削。與普通的銑削操作不同，操作者沒方法說出在切削中刀具的表現如何，以便做出所需的改動，把這道工序最佳化。此（cǐ）外，可能合適於 “ 典型 ” 銑削工件刀具途（tú）徑戰略，並不能總是能夠精致地、按比例（lì）減少以便用於微量（liàng）銑削。
另外，醫療、電子和光學零件的小零件加工（gōng）有更高的請求。鑒於這個趨向，位於德國 Aachen 市的 Frauhofer 消費技術研討所 (IPT) 最近發起了一個（gè）微（wēi）量銑削（xuē）研討（tǎo）項目，與機床設備製造商和模具製造商結（jié）合，目的是（shì）開發出高效微型模具製造的戰略和（hé）加工辦法。在開發微量銑削（xuē） NC 軟件方麵，他們已（yǐ）能高效地計（jì）算出公（gōng）差為 0.1 微米的刀具運動。位於美國密執安州 Novi 市的 Cimatron 公司是一家軟件公司，它也參與了 IPT 項目。參與的（de）結果是經過參加微量銑削工作的各種功用，進步了 Cimatron E NC 軟（ruǎn）件的性能。
Uri Shakked 是（shì） Cimatron 的一位產品經理，擅善於微量銑削。他提供了生成微量銑削刀具途徑時所要思索的以（yǐ）下 5 個（gè）問題：
1) 開發合適於微量銑削的加工戰略。高速加工與微量銑削（xuē）之間的確存在類似之處，例如防止鋒利的刀具（jù）運動。當趨近（jìn）角落時，刀具的途徑應該是圓形的，圓度的大小取決於機床（chuáng）和進給率（lǜ）。當停止微量（liàng）銑削（xuē）時，在（zài）低於某一個值的狀況下，弄成圓形實踐上沒有用。例如， 0.2 毫米的（de）圓角就太大了，由於典型微量加工的跨（kuà）度都特別小（接近 0.01 毫米）。在這（zhè）個例（lì）子中（zhōng），圓度值是跨（kuà）距值的 20 倍，這意味（wèi）著繼續的工序（xù）之間會產（chǎn）生寬溝，構成明顯的凹凸紋（wén）路和（hé）很差的外表質量。
Cimatron 開（kāi）發的零重迭旋輪線法提供了肅清這種切紋的辦法。該辦法用旋（xuán）輪線的方式加工一切相關的區域，但（dàn）為了避免雙重加工，刀具回程運動時從工件外表在 Z 軸方向提升。然後（hòu），在（zài）後續的正向運動中，刀具會以與刀具途徑相切的方（fāng）向進（jìn）入（rù）。
高速加工運用高的（de）進給量，允許切屑排掉由切削招致的熱量；高的主軸速度產生高的（de）切削進給量；高進給率減少了加工時間（jiān），允（yǔn）許用小的（de）步距值停止切削。固然進給（gěi）率遭到（dào）刀具切削刃最大切屑尺寸的限（xiàn）製。但由於微量（liàng）銑削刀具直（zhí）徑很小（xiǎo），主軸（zhóu）速度通常太慢，不能產生高的切削進給，從而限製（zhì）了可得到的最大進給率（lǜ）。例如，為了（le）使 10mm 的刀具到達 100 米 / 分的切（qiē）削進給率，主軸（zhóu）速度應（yīng）該（gāi）大約為 3200 轉 / 分。關於 0.1mm 的刀具，主軸轉（zhuǎn）速必需為 320 000 轉 / 分。這樣高的主軸轉速目前是沒（méi）有的。0.1mm 的刀具最大可能的進給率大約為 15 米 / 分，距公認的高（gāo）速切（qiē）削相差很遠。
用（yòng） 0.1mm 直徑的切削刀具銑刺，如這圖所示的（de）狀況，在（zài）設備和編程軟件（jiàn）方麵都有（yǒu）很大的（de）艱難。
2 ）逆銑（xǐ）通常比順銑效率更高。關於微量（liàng）銑削，決議用逆銑還是順銑主要取決（jué）於（yú）被加工零件的特性。思索（suǒ）到微型模具和微型零件上通常具備的精細特（tè）性，通常選擇逆銑辦法。
當刀具較長（zhǎng）或工件壁很薄時，微量銑削最（zuì）合適用逆銑。當切削刃切入資料時，產生切削力，切削刃傾向於拉入工件，這就提供了一個穩定的（de）切削條件，很（hěn）合適於軟資料和精致的零件。
但是，逆銑會（huì）對刀具的切削刃形成潛在的損壞。當切（qiē）削（xuē）刃完成切削時（shí），它會被（bèi）切削件退出。當轉回進入下一（yī）次切削時，它會鑽挖進被切削件（jiàn）。這就招致切削刃上（shàng）的力疾速改動方向，從而縮短刀具壽（shòu）命（mìng）。
在順銑中，刀具以最大的（de）切屑尺寸咬合被切削件，刀具和零件傾向於相互推開。機床、工件和切削刀具必需有足夠的剛性以防止振動（dòng）。否則，刀（dāo）具（jù）壽命會縮短，外表質量較差。
3 ）可能需求分離粗 / 精銑工序。粗精銑工序（xù）通常（cháng）是分別（bié）停止的，采用不同的（de）主軸速度、進給率和切深。但在微量銑削時，可能無法完成，特別是（shì）當加工小型零件上（shàng）高的、薄的（de）壁或輪轂、軸套時。粗銑後的壁厚將缺乏（fá）以（yǐ）支持精銑操作，形成精銑的振動（dòng）或可能斷裂，至少壁外表的光亮度很差（chà）。
當微量銑削時，薄壁銑削、粗、精銑削（xuē）應合（hé）成一個工序。在壁的兩側，在 Z 軸方向一層一層地切下。刀具應該傾斜，分開被加工的壁，以保（bǎo）證刀具與壁之間有一個接觸點。
銑（xǐ）削精細區域時（shí）留（liú）下的紋，能（néng）用零重迭旋輪線加以肅清（qīng）。用這辦法，刀具反向運（yùn）動在 Z 軸方向從工件提升起來，然後刀具（jù）在切（qiē）於（yú）相繼正向運動刀具（jù）途徑的方向切入，產生較好的外表光亮度。
4) 應堅持恒定的刀具載荷（hé）。在（zài）普通（tōng）的模具製造應用中，機（jī）床操作者常常手動（dòng）調整進給率，如需求時換刀或手動（dòng）編輯刀具途徑，以使效率更高。由於在微量銑削中零件和運用的刀具微小，在加工過程中，操（cāo）作者沒有（yǒu）實踐辦法看到或聽（tīng）到（dào）發作什麽狀況。這就是為什麽微量銑削（xuē）軟件在整個切削過（guò）程中必需能準確（què）堅持恒定切屑載荷的緣故。
Cimatron 軟件能辨認在整個過程中實踐（jiàn）餘留的裕量，並用這個（gè）數據來停（tíng）止（zhǐ）取決於刀具載荷的調整。這就能加快加工時間，同（tóng）時維護精致的微量銑削刀具不會（huì）斷裂。在主要改動工（gōng）件幾何外形（xíng）的（de）粗切（qiē）過程中，該軟件仿真每層後遺留的裕量。這樣能使刀具進入以前各層肅清過的位置，從而能運用較短的刀具切入較深的區域。
在肅清工序中，該係統（tǒng）能檢測出過多的資料，並自動加上再粗（cū）銑工序。再粗銑運動（dòng）能夠（gòu）避免刀具斷裂、堅持恒定的刀具載（zǎi）荷和進步外表質（zhì）量。該軟件可依據要切除幾資料，自動改動進給率或（huò）把（bǎ）刀具途徑（jìng）分紅若幹下遊工步。
5 ）留神 CAD/CAM 數據轉（zhuǎn）換問題。在單獨的 CAD 和（hé） CAM 軟件包之間（jiān）的數（shù）據轉換誤差，對加工（gōng）精度有負麵影響。當微量銑削時，這些不（bú）準確性會愈（yù）加嚴重。集成的 CAD/CAM 軟件包消弭了（le）這樣（yàng）的數據轉換（huàn）問題。例如，在一個相當（dāng）大的零件上的兩外表之間 0.005mm 的凹陷的轉換誤差可（kě）能（néng）不成問題，由於零件能夠拋光（guāng）。但在微型模具或（huò）微型零件（jiàn）上拋光常常（cháng）是不可能的，因此微型銑削的零件外表上，能夠分（fèn）明看到同樣尺（chǐ）寸的凹陷。
簡直任何 CAM 編程工作都需（xū）求一些幾何修補過程，這意味著 CAM 軟（ruǎn）件（jiàn）應該包（bāo）括內（nèi）部 CAD 才能（néng）。當製造模型時，冷卻和排出孔通常都蓋（gài）住，以避（bì）免切削刀具加工到這些部位。另外，外（wài）表必需（xū）擴展到在另一調整中將要（yào）加工的維護區。能不能產生或修正零（líng）件的幾何外形，影響刀具途徑的編程辦法。
由於激光具有方向性好（hǎo），高能量和單色性好等一係列優點，自六十年代問世以來，就遭到科（kē）研範（fàn）疇的高度注重，推（tuī）進了諸多範疇的迅猛開展，特別是激光在加工範疇中的應用。傳統的激（jī）光加工機在（zài）工業（yè）產品中，已得到了普遍應用，近年來在激光微加工方麵也遭到普遍注重。
激光微加工對消（xiāo）費具有小孔（kǒng）或細小溝（gōu）槽構造複雜的電（diàn）子器件、醫療和汽車製品（pǐn）有（yǒu）嚴重意義。由於這（zhè）類產品（pǐn）孔（kǒng）的直徑和溝槽尺寸越來越小，而這（zhè）些尺寸的公差越來越（yuè）嚴（yán）厲。隻要激光才幹滿足對微加工零件提出的從1μm到1mm的一切請求（qiú）。激光加工熱作用區域小，能夠精確地控製加工範圍（wéi）和深度，保證高的反複性，良好邊緣和普遍的通用性[1]。
在（zài）微係（xì）統製造中，人們普遍采用矽各向異性刻蝕和LIGA(利嗄)技術（shù）加工各種微型構造。前者（zhě）合適加工矽的二維構（gòu）造和小深（shēn）寬比的三維構造；後者可以加工精細（xì）的三維構造（zào），不（bú）隻適用（yòng）於矽而且也（yě）適（shì）用於加工金屬、塑料和陶瓷。但是這種（zhǒng）技術請求的條件比擬（nǐ）苛刻，它需求同步輻射X射線源，而且模的製造也很（hěn）複（fù）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）一定水平上限製了它的運用。
90年代初（chū）開展起來的激光微加工工藝既能（néng）加工出較為複雜的微型（xíng）構造，且所請求的條件又不那麽苛刻，在實驗室和工廠較（jiào）容（róng）易完（wán）成[2]。
激光微加工所觸及的應用範疇較寬（kuān），本文著重引見激（jī）光束在UV（紫外（wài））波段（duàn）或532nm和（hé）1.06μm段激光微加工的應用,工作狀態為脈衝狀態（tài）,加工應用的範圍為微電子和微機械（MEMS）。激光束的其它應用不在本文贅述（shù）。
