4-微机械加工技术-1-微车铣
《数控车铣加工技能》课程标准
《数控车铳加工技能》课程标准一、课程的性质与作用《数控车铳加工技能》本课程是数控技术应用专业的一门专业技能课程。
其主要任务是: 使学生具有机械加工高素质操作者所必需的数控机床在机械加工中应用的基本知识和基本技能，为增强适应职.业变化的能力和继续学习的能力打下一定的基础，学生通过学习，获得分析问题和解决问题的能力，形成良好的学习习惯，具备学习相关专业学科知识的学习能力。
二、本课程与其它课程的关系三、课程目标（一）总体目标：通过本课程的学习，使学生了解数控加工过程中有关工艺分析、数值计算、基本编程功能指令，掌握数控车床、数控铳床、加工中心的程序编制方法。
掌握了此项技能，学生就具有了使用数控机器的基本能力，可适应大中型企业技术岗位的需求。
学生通过职业意识培养和职业道德教育，德、智、体、美、劳全面发展，形成认真严谨、踏实上进的学习态度，具备热爱祖国、热爱岗位职业的工匠精神和爱岗敬业的工作作风，为今后入职及职业生涯的发展奠定基础。
（二）具体目标四、参考学时与学分 参考学时：36学时 参考学分：2学分 五、课程结构.（3）掌握必备的金属材料、材料热处理、金属加工工艺 的知识和技能。
（6）具备操作和使用普通机床（车床、铳床）的初步 能力。
（7）具备操作和使用数控 机床的初步能力。
（8）具备基本的数控机床 的维护能力。
（9）能进行CAD/CAM 软件的基本操作。
（10）具备对机械制造类企业生产一线产品质量进行检验、分析的初步能力。
书的技能水平。
（3）初步具备数控车床和数控铳床（加工中心） 的维护能力。
（4）掌握机械测量的基本知识。
（5）掌握数控设备安装 与调试的相关知识。
（6）会操作常用数控设 备，能进行数控设备的精度检测。
（7）能够对常用零件进 行测绘，达到机械产品三 维模型设计职业技能等 级初级证书的技能水平。
生产、节能环保和遵 守操作规程的意识。
（8）具有规范意识、 标准意识和质量意 识。
机械工程中微机械技术的加工与应用研究
机械工程中微机械技术的加工与应用研究近年来，随着科技的飞速发展，微机械技术逐渐成为机械工程领域的研究热点。
微机械技术是一种以微米级别为尺度的机械加工技术，通过精密的加工方法，在微小的尺寸范围内制造远远小于人类头发丝的微型零部件。
本文将探讨微机械技术在机械工程中的加工方法和应用领域。
首先，微机械技术的加工方法多种多样，其中最常见的是光刻法。
光刻法是利用光敏胶材料，通过光源照射胶层，通过光源的照射形成的阴影效应来形成图形。
通过控制光源的位置和光照时间，可以在微米级别上进行精确的图形制作。
光刻法广泛应用于微机械传感器、微型机械结构等领域，在集成电路和微机械加工领域有着重要作用。
除了光刻法，还有电化学加工方法。
电化学加工方法是利用电化学反应进行加工，通过控制电解液中的电位和电流密度，可以在金属材料表面进行精确的零件制造。
电化学加工方法常被应用于微电机和微传感器的制造，其优势是在加工过程中不受限于材料硬度，具有很大的灵活性和可塑性。
除了加工方法，微机械技术在机械工程中的应用也非常广泛。
一个重要的应用领域是微机械传感器。
微机械传感器是一种利用微机械技术制造的传感器，可以测量微小物理量的变化，并将其转换为电信号输出。
微机械传感器在医疗、环境监测等领域有着广泛的应用，例如用于测量血糖、血压等生物参数，或者用于测量土壤温度、空气湿度等环境参数。
微机械传感器的小型化和高灵敏度使得其在这些领域中具有巨大的潜力。
另一个重要的应用领域是微机械驱动器。
微机械驱动器是一种利用微机械技术制造的驱动器，可以实现微小零件的精确控制和运动。
微机械驱动器在精密机械装置、光学仪器、生物医学等领域中有着广泛的应用。
例如，在显微镜中使用微机械驱动器可以实现对样本的精确定位和旋转，提高显微镜观察的准确性；在生物医学领域，微机械驱动器也可以用于精确控制微型药物输送装置，从而实现精准的药物治疗。
值得注意的是，微机械技术的发展还面临一些挑战。
首先是制造成本的问题。
微机械制造工艺及其应用
所中所脱离 出来 的， 该技术 的应用对于某 些行业 的制造 发展来说 ， 起到 了
至关重要的作用。 下文主要针对微机械制造工艺 以及应用进行 了全面详细
的探讨 。
微机械 制造 工艺及应用 １ ． 微机械蚀刻技术 微机械生产技术在集成 电路生产的使用过程 中， 相应 的加工工艺实 际 上只需要对于深度在 １ Ｏ微米左右的硅片表面加 以考 虑，但是在对于微机
在当前 的机械 制造技术 中，微机械 制造工艺属 于精度极高 的生产体 系， 其生产精度能够达到微米级别。该技术最早就是从硅基 电路 生产技术
挡层。而在经过了相应的清洗处理之后， 还可 以再次镀上一层厚度 大约在
２ ０ ０ ｎ ｍ 左右的金， 这一层材料主要作为预镀层 使用。 ２ ） 接着， 多次利用旋涂方法， 得到约 ３ ０ ｍ 的正性抗蚀层。 ３ ） 掩模与抗蚀层密切接触曝光， 可得到陡峭的轮廓。 ４ ） 光源一般用 高压汞灯 。曝光后在碱 性显影液 中显 影， 水洗并 小合 烘
科 学 论 坛
微机械制造工艺及其应用
聂 景 成
摘 （ 齐齐哈尔水务集 团） 要： 在我 国制造行业飞速发展 的过 程中， 微机械制造 工艺 已经在各 个行业领域之 中得 到了广泛的应用 ， 而这 一制造体系本 身也是 目前人类社会 极 为尖端 的制 造技术， 能够体现出各个 国家 目前在高精度生产上 的水平 。本篇 文章主要针对为机械制造工艺 以及实际应用进行 了全面详 细的探讨 ， 以期 为机械 制造工艺的发展最出贡献 关键 词 ： Ｌ Ｉ Ｇ Ａ￣ 术； 准Ｌ Ｉ Ｇ Ａ技术
２ ． 硅 表 面 微 机械 制 造工 艺
（ １ ） 激光束加工。 激 光发生器将高能量密度的激光进一步聚焦后照射到 工件表 面。 光能被吸收瞬时转化为热能。根据 能量密度 的高低 ， 可 以实现打
未来机床发展的重要方向之一复合加工——车铣复合加工技术的发展及应用
制 、工装靠模多以及管理难的技术难题 ，而且 引进 在线测量加工、随动加工等新型的加工工艺。
１车铣 的在 线测量加工工艺 ．
（ ）装夹中测量定位 凸轮轴毛坯上有 已锻打 １
成 形 凸轮 ，如要 对 凸轮进 行 首 次车 铣 加 工 ，则必 须 知 道 在每 次 装 夹过 程 中各 凸轮 所处 的位 置 。解 决 这 个 问 题 常规 的 工 艺是 制 作 专 用装 备 对 凸轮 轴进 行 定 位 ，先加 工定位 销孔再加 工 凸轮 型面 ，此加工 工艺对
高速 旋 转 ，工 件低 速 旋 转 ，因此 其 切 削 力 比传 统切
集成 了现代先进控制技术 、精密测量技术和
）Ａ ／ Ｍ应用技术的先进机械加 工技术。 Ｃ
削加工要小许多 ，非常适合薄壁件的加 工，也不会 因工件高速旋 转而形成的离心力造成薄 壁件和细长
｝ ｝ 复合加工的发展及特点
薄壁套等零部件的加工 ，具有广阔的发展和应用前 景 ，是机械制造领域 的重要发展方向。
加工主要可分为轴向车铣和正交车铣 。车铣运
复合运动 ，是利用铣 刀旋转和工件旋转的合成
来实现对工件的切 削加工。车铣不是简单 的将 和铣削两种加工方法合并在一起 ，而是利 用车 成运 动来完成 各类表 面的加 工 。在进 行车铣
重要 方向
技术、信息技术、可靠性技术的发展，向构件简 约化、结构紧凑化、配置模块化和部件商品化方
向发展 。复合加工机床的性能也会根据用户的加
工要求向多样化发展，有适合于多品种、单件和
小批量生产条件 的全功能性复合加工机床 ， 也有
适合于提高生产效率、较大批量生产条件的专用
的功能适宜的复合加工机床 。同时，复合加工技
第36节微机械及其微细加工技术
➢ 光开关、波分复用器、集成化RF组件、打印喷头
娱乐消费类
➢ 游戏棒、虚拟现时眼镜、智能玩具
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3.6 微机械及其微细加工技术
微机电技术已经受到工业发达国家的 高度重视。从微机电发展的总体水平看， 许多关键技术已经突破，正处于从实验 室研究走向实用化、产业化阶段。
• 美国国家自然科学基金、先进研究计划、 国防部等投资1.4亿美元进行微机电系统 技术的研究。
精度高，重量轻，惯性小。
2.性能稳定，可靠性高。 微机械器件体积极小，封装后几乎
可以摆脱热膨胀、噪声和挠曲等因素的 影响，具有较高的抗干扰性，可以在比 较恶劣的环境下稳定工作。
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3.6 微机械及其微细加工技术
3.能耗低，灵敏性和工作效率高（响应时 间短） 。 完成相同的工作，微机械所消耗的 能量仅为传统机械的十几或几十分之一， 却能以数十倍以上的速度运作。微机电 系统不存在信号延迟等问题，从而更适 合高速工作。
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3.6 微机械及其微细加工技术
2. MEMS在医疗和生物技术领域的应用 生物细胞的典型尺寸为1～10um，生
物大分子的厚度为纳米量级，长度为微 米量级。微型器件尺寸也在这范围之内， 因而适合操作生物细胞和生物大分子。 另外，临床分析化验和基因分析遗传诊 断所需要的各种微泵、微阀、微镊子、 微沟槽、微器皿和微流量计等。
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3.6 微机械及其微细技术加工
• 我国的微系统研究起步并不晚，目前从 事微机电系统研究的单位有60多个，主 要集中在高校、中科院及信息产业部的 研究所。已积累了一些基础技术，取得 了一些传感器和微执行器的研究经验和 科研成果，多数为实验室产品，商品化 工作刚刚起步，离产业化要求相距甚远。
30
微机械及其微细加工技术
材料 处理
或 改性
热激活（电子、光子、离子等） 混合沉积（电子、离子、光子束） 化学反应（电子、光子、离子等） 加能化学反应（电子、光子束、离子） 催化反应
加工方法
光刻、化学刻蚀、活性离子刻蚀、化学抛光 电解抛光、电解加工（刻蚀） 电子束加工、激光加工、热射线加工 扩散去除加工（融化） 熔化去除加工 离子溅射加工、光子直接去除加工（X射线） 用电场分离（STM加工、AFM加工） 化学镀、气相镀、氧化及氮化激活反应镀ARP 电镀、阳极氧化、电铸（电成型）、电泳成型 蒸发沉积、外延生长、分子束外延 烧结、发泡、离子渗氮 熔化镀、浸镀 溅射沉积、离子镀膜、离子束外延、离子束沉积 离子注入加工 STM加工
• 由于X射线的波长很短，能满足超大规模集成电路发展的需要，近年来得到 了广泛的重视。
第三节 微机械及其微细加工技术
3.外延技术
外延生长是微机械加工的重要手段之一，它的特点是生长的外延层能保持与衬底相 同的晶向，因而在外延层上可以进行各种横向与纵向的掺杂分布与腐蚀加工， 以制得各种形状。
外延形成埋藏的终止层
第三节 微机械及其微细加工技术
a) LIGA工艺得到的三个镍材料的微型齿轮， b) 组装后的电磁驱动微马达的SEM 照片，由
每个齿轮高100m
牺牲层和LIGA技术获得，转子直径为150m，
三个齿轮的直径分别为77m,100m和150m
LIGA工艺形成的微齿轮与微马达
第三节 微机械及其微细加工技术
▪ 微机械的 微细加工技术（Micromachining technology ）有以下特 点：
▪ 从加工对象上看，微细加工不但加工尺度极小，而且被加工 对象的整体尺寸也很微小；
微铣削技术发展研究简述
微铣削技术发展研究简述1001500242 熊伟随着社会的发展，工业产品的微型化成为高品质的重要特点。
而实现产品微型化转变的关键便在于日益增长的微型零件的加工技术。
出于能源、资源、环境以及机械效率等因素的综合考虑，传统工业中使用高精密/超高精密大型仪器加工微型零件的方式不仅使投入与产出极不成比例，而且造成严重的资源浪费和环境污染。
这是不符合可持续发展的战略要求的。
在迫切需要改变的加工技术现状面前，微加工技术独树一帜，在世界各国兴起。
代表国家有美国、德国和日本。
而他们的技术基础都是微机电系统技术（Micro Electro Mechanical System, MEMS ）。
在目前的多种微细加工技术中，微机电系统（MEMS）一直是主流技术之一。
MEMS 技术衍生于微电子技术，其主要加工对象被限制为硅基材料, 并且工件的几何形状基本上是简单的二维形状而不能加工复杂的三维曲面, 因而只有在大规模集成电路的批量制造等方面才是经济实用的。
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。
微细加工技术主要包括微切削、微铣削和微特种加工技术。
其中研究难度最大的是微铣削技术，主要问题在于要加工出复杂的零件曲面，则至少需要3轴联动甚至5轴联动的微型机床，而要实现联动的数控技术开发难度也是很大的。
已经研制出的5轴联动微型铣床的实验数据表明，这种微铣床的加工精度为10微米，而且能耗和原材料相比也大大减少。
因此这种微铣削技术具有良好的经济适用性和广阔的前景。
国内外关于微细加工的技术研究文献正在逐年增多，对微型机床研究的逐步深入也为微型机床设计制造提供了严格的理论依据。
并且在研究的方向上已经逐步细化到利用弹塑性有限元分析理论及相关软件来分析微型铣削机床的受力状况，比如微型铣刀应力应变分析，主、副刀刃的磨损、断裂机理，背吃刀量对微铣削刀具磨损及加工成品率的影响，建模分析铣削力的变化规律等等。
机械加工技术
铣削加工通用工艺守则-4
• 5 铣削加工 • 5.1 铣削前把机床调整好后，应将不用的运动方向锁紧。 • 5.2 机动快速趋进时，靠近工件前应改为正常进给速度，以防刀具与工件撞击。 • 5.3 铣螺旋槽时，应按计算选用的挂轮先进行试切，检查导程与螺旋方向是否正确，合格后才能进行
加工。 • 5.4 用成形铣刀铣削时，为提高刀具耐用度，铣削用量一般应比圆柱形铣刀小百分之二十五左右。 • 5.5 用仿形法铣成形面时，滚子与靠模要保持良好接触，但压力不要过大，使滚子能灵活转动。 • 5.6 切断时，铣刀应尽量靠近夹具，以增加切断时的稳定性。 • 5.7 顺铣与逆铣选用 • 5.7.1 在下列情况下，建议采用逆铣： • a) 铣床工作台丝杆与螺母的间隙较大又不便调整时； • b) 工件表面有硬质层、积渣或硬度不均匀时； • c) 工件表面凸凹不平较显著时； • d) 工件材料过硬时； • e) 阶梯铣削时； • f) 切削深度较大时。 • 5.7.2 在下列情况下，建议采用顺铣： • a) 铣削不易夹牢或薄而长的工件时； • b) 精铣时； • c) 切断胶木、塑料、有机玻璃等材料时
• 主要体现在以下几个方面：
机械加工技术
一.机械加工的种类及概述-4
• 1）新型材料及传统的难加工材料，如碳素纤维 增强复合材料、工业陶瓷、硬质合金、钛合金、 耐热钢、镍合金、钨钼合金、不锈钢、金刚石、 宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、 高韧性、高脆性、耐高温的金属或非金属材料的 加工；
– 用四爪卡盘、花盘、角铁（弯板）等装夹不规 则偏重工件时，必须加配重。
– 在顶尖间加工轴类工件时，车削前要调整尾座 顶尖中心与车床主轴中心线重合。
– 在两顶尖间加工细长轴时，应使用跟刀架或中 心架，在加工过程中要注意调整顶尖的顶紧力， 死顶尖和中心架应注意润滑。
机械加工中的微细加工技术研究
机械加工中的微细加工技术研究在当今科技不断发展的时代，微细加工技术的研究和应用成为了机械加工领域中的关键问题之一。
随着产品精度要求的不断提高和微型化产品的不断涌现，传统的加工工艺已经无法满足需求。
因此，探索和研究微细加工技术成为了机械工程师和科学家们的重要任务。
一、微细加工技术的意义微细加工技术的出现和发展，将传统机械加工领域中的限制因素极大地推向了前沿。
微细加工技术能够达到更高的精度要求，使得产品在外形、尺寸、表面质量等方面都能够达到更高的水平。
同时，微细加工技术还能够制备出更加精细的微型产品，可用于制作微电子器件、生物医学器械等领域。
因此，研究和应用微细加工技术对于提升产品品质、拓展应用领域具有重要意义。
二、微细加工技术的现状微细加工技术的研究和应用已经取得了一系列重要的突破。
首先，随着纳米技术的快速发展，纳米加工技术成为了微细加工技术的重要方向之一。
纳米加工技术通过利用纳米尺度的工具和设备，使得微细加工过程更加精准和高效。
其次，在加工材料方面，微细加工技术不再局限于传统的金属材料，还涉及到了其他的材料，如纳米纤维材料、生物材料等。
这使得微细加工技术能够应用于更加广泛的领域。
三、微细加工技术的研究方向1. 精细加工工艺的研究精细加工工艺是微细加工技术的核心内容之一。
通过改进加工工艺和加工设备，减小加工误差和提高加工精度是精细加工工艺研究的主要目标。
例如，采用超声波、激光等辅助加工手段，通过调整加工参数来实现对微细结构的精细加工。
2. 表面工程技术的研究微细加工技术中，表面工程技术是一个重要的研究方向。
通过对加工表面进行处理，改善表面质量和性能，提高其耐磨、耐腐蚀等特性。
例如，通过纳米材料涂层、等离子体注入等方法来实现对加工表面的改良。
3. 仿生加工技术的研究仿生加工技术是近年来兴起的一个新兴研究领域。
通过借鉴生物界中的微细加工原理，如植物细胞分裂、生物矿化等，来实现对微细结构的加工。
这种仿生加工技术具有极大的潜力和应用前景。
机械毕业设计442车铣加工表面粗糙度的形成机理
目录1绪论 (1)1.1 车铣加工的特点及分类 (1)1.2 车铣加工技术的国内外研究进展 (3)1.3 本文主要研究内容 (4)2 车铣的加工形式分析 (4)2.1 运动分析 (4)2.2 水平运动模型 (5)3 车削及车铣加工表面粗糙度的影响因素分析 (8)3.1切削加工中的表面粗糙度及其控制 (8)3.1.1 残留面积产生的粗糙度 (9)3.1.2 切削过程中不稳定因素产生的粗糙度 (10)3.1.3 影响表面粗糙度的主要因素 (11)3.2 车削加工的表面粗糙度 (12)3.2.1车削的主要加工范围 (12)3.2.2影响车削加工表面粗糙度的主要因素 (13)3.3车铣轴向残留面积高度计算 (14)3.3.1无偏心正交车铣轴向残留面积高度计算 (14)3.3.2 偏心正交车铣轴向残留面积高度计算 (17)3.4车铣加工和车削加工的比较与改进措施 (20)4 结论 (20)致谢 (22)参考文献 (23)1绪论车铣技术是20世纪80年代初在发达国家发展起来的一种新型的机械加工方法，它以全新的概念开辟了机械加工领域的新纪元，并成为20世纪90年代以来西方各国竞相研究和开发的热点高新技术之一。
车铣加工将车削和铣削加工有机结合在一起，利用车铣合成运动对工件进行加工，特别适合大型轧辊、发电机转子、曲轴等大型、精密复杂回转体零件的高效粗加工和精密加工，是实现所谓“全部加工”和“一次性完成的加工”的先进制造工艺。
采用告诉车铣技术不但可以大幅度提高生产效率，而且加工精度和加工表面的完整性都大大优于传统的机械加工，是一种高金属去除率的“整体制造”技术，被世界公认为最具技术带动性、高技术覆盖面广的关键先进制造技术，具有广阔的发展和应用前景，事机械制造流域的重要发展方向。
1.1 车铣加工的特点及分类传统的车削和铣削加工中，离心力对卡盘和刀具的影响河大，工艺性和经济性往往成为切削速度和加工精度提高的瓶颈而制约其进一步发展。
微铣削论文：微铣削机床改进设计及其数控系统的开发
微铣削论文：微铣削机床改进设计及其数控系统的开发【中文摘要】二十一世纪,随着科学技术的飞跃发展,微小零件在许多未来科技的发展领域中发挥着非常重要的作用,特别在航空航天、生物医疗、电子通信、精密仪器、家用电器和汽车自动化等领域存在巨大需求。
微铣削技术是实现微小零件制备的一种重要加工工艺。
该技术柔性较大,在高效率、高精度、低成本方面具有优势,特别适合于具有复杂的三维结构、曲面的微小零件和微小模具的加工,工件材料多样。
微铣削加工技术以其在微切削加工技术中具备的种种优势地位,拥有非常广阔的应用前景。
由于微零件结构的复杂性,有着曲面表面的微零件加工对微加工机床的多轴联动加工功能提出了新的要求。
为满足产品结构复杂化的需求,促进微铣削加工机理的实验研究。
本文结合实验室微铣削项目,在课题组研究成果的基础上,设计了具有车铣复合加工功能的四轴联动微铣削机床,并开发了相应的数控系统,主要包括以下内容：(1)在分析了四轴微铣削加工技术的特点和要求的基础上,应用直接图论的方法对机床的构型进行了优化选择,对实验室原有的三轴微铣削加工机床进行了改进,设计了适于四轴微铣削加工的机床,实现了机床的四轴联动加工。
(2)利用ADAMS软件对四轴微铣削机床动态特性中激振测试进行理论分析,在ADAMS软件中建立四轴微铣削机床的柔性体模型和振动模型,形成了具有刚柔耦合的振动系统。
该系统在受到一定激振力时产生位移响应,获得该机床激振测试特性,为该机床进一步的结构改进提供参考。
(3)根据四轴微铣削加工实验的要求,在分析了原有三轴微铣削机床数控软件操作局限性的基础上,利用VB重新开发了机床的数控软件,设计出便于操作的人机交互界面。
软件采用模块化设计思想,包含了通讯、参数设置、状态显示、手动加工和自动加工等模块,能实现显微镜图像实时显示和系统状态显示,并拥有单步和连续执行四轴数控加工程序的功能。
(4)对原机床没有实现的G代码和M代码进行编译,将其转换为6K控制器语言并传送给控制器,使四轴微铣削机床的数控系统数控加工功能更加完善和充分。
微机械及其制造加工技术
微机械及其制造加工技术摘要：微机械制造工艺是我国现代化工制造的重要模块。
微细切削加工技术与微机械制造技术的研发，扩大了机械化的影响范围。
基于此，具体介绍了微细车削、微细铣削、超微细切削这三项微机械细切削加工技术，并详细阐述了Vision Pro PC、印刷电路+MEMS、纳米载体这几种微机械制造工艺，分析了促进微机械和制造行业的可持续发展的方向，希望能够为微机械制造领域的发展提供参考。
关键词：微细切削；机械制造；纳米载体引言：现代机械制造工艺和精密加工技术不断发展，传统制造手段已经很难满足化工产业需求。
因此有必要探究现代化机械制设计制造工艺，创新精密加工技术，使微机械设计满足“高、精、尖”要求，降低设备制造能耗。
微细切削是一种加工精度高于其他工艺的微小零件加工技术，而微机械制造则是指用于制造微米领域中三维力学机械系统的制造工艺，两者在机械发展中都起到了重要的推动作用[1]，因此，工作者应深入分析微细切削加工与微机械制造，并采取有效措施，优化两种技术工艺的应用效果，提升科技发展水平。
1.微细切削加工借助微细车削、微细铣削、超微细切削技术等满足对微小元件的加工需要，节省人力、物力、时间成本，优化微机械产品的生产效率和质量，提高化工企业产品生产力。
1.1微细车削就目前来看，微细切削加工工艺分为车削、铣削、超微细切削等多种类型，其中微细车削工艺的运行主要依赖于由光学显微装置、长约200mm微细车床、控制单元、监视器组成的车削系统。
该系统的参数为，转速3000~15000r/min、主轴功率0.5W、装夹工件直径0.3mm、径向跳动1μm、横纵方向给进分辨率4r/min。
在加工中，操作者可以利用系统中的光学显微镜，观察车削加工状态，同时使用专用的工件装卸设施，保障加工精度。
在此过程中，考虑到工件的直径通常较小，所以应以较小的幅度，来进行横纵移动车削。
此外，在细微车削系统的研发中，曾经用0.3mm的黄铜丝作为毛坯，来测试车削加工的精度，结果显示，该系统能够将黄铜丝毛坯的直径切削至10μm，还可以将其制作成一个螺距12.5μm、直径120μm的丝杠，呈现出了高精度的微米尺度零件加工效果，可以用于硬度、强度较高的材质加工，有助于微细切削工艺的发展。
先进制造应用技术微细加工
5.4 微细电火花加工
2.微细电火花加工关键技术 实现微细电火花加工的关键技术有加 工工艺 两个方面 ， 包括: • 微细电极的制作 • 高精度微进给驱动装置 • 微小能量脉冲电源技术 • 加工状态检测与控制系统。
和设备
（1）微细电极的在线制作与检测 ①微细电极的在线制作
• 在线制作方法主要有反拷块加工和线电极 电火花磨削（WEDG）两种方式
①独立式晶体管脉冲电源 • 多采用MOSFET管做开关器件 , 具有开关速 度高 、无温漂以及无热击穿故障的优点 。
②弛张式RC脉冲电源 • RC脉冲电源是利用电容器充电储存 电能、 而后瞬时放出的原理工作的 。 日前 , 微细 电火花加工用的脉冲电源多为弛张式R C电 源。
R T1
T2
C
图5- 11 可控RC微细电火花加工电源
5.5 微细切削加工技术 1.微切削加工机理 • 在微细切削时 , 由于工件尺寸很小 , 从强 度和刚度上不允许有大的吃刀量 , 同时为 保证工件尺寸精度的要求 , 最终精加工的 表面切除层厚度必须小于其精度值 , 因此 切屑极小 , 吃刀量可能小于晶粒的大小 , 切削就在晶粒内进行 , 晶粒就被作为一个 一个的不连续体来进行切削 , 这时切削不 是晶粒之间的破坏 , 切削力一定要超过晶 体内部非常大的原子 、分子结合力 , 刀刃 上所承受的切应力就急速地增加并变 得非
• 工作液的种类 、成分 、特性对加工过程和 工艺结果有显著影响 。在常规电火花加工 中 ， 主要采用油基工作液 ， 例如 ， 电火花 加工专用液 、煤油等。
5.4 微细电火花加工
3.基于LIGA技术的微细电火花加工 • 利用LIGA技术为微细电火花加工提 供电极 制 备手段 , 然后再进行微细放电加工 , 是近 年的一个主要研究方向。 • LIGA技术可以制作出具有高深宽比 的金属 微 结构件 , 但是材料局限于镍和铜 。将LIGA制 造出的铜微结构件作为微细电火花 加工的 电极 , 发挥电火花加工可以加工任意导电 材料的优点 , 就能制作出材料综合性能更 好的微结构或器件 。 同时 , 如果电极损耗
微型加工技术在制造业中的应用
微型加工技术在制造业中的应用随着科技的不断发展，人们对于一个物体的尺寸要求越来越小，也就是所谓的微型化。
时至今日，在制造业中微型化已经成为了发展趋势，其中微型加工技术就显得尤为重要。
微型加工技术可以让整个生产过程更为精确、高效，且耗能更少，对于电子、医疗器械、钟表等领域来说，都有广泛的应用。
下面我想详细地阐述微型加工技术在制造业中的应用。
一、微型加工技术的定义及分类微型加工技术是一种高精度的机械加工技术，其精度在微米甚至纳米级别，常被用于研究、生产和开发微型工件等领域。
微型加工技术可以分为机械加工、电化学加工、激光加工、微电子加工和微流体加工等五种类型。
每种类型都有其适用的领域，可以有效的满足客户的需求。
二、微型加工技术在电子领域的应用在电子产业中涉及到很多的微型电子元件。
这些元件的尺寸都非常小，常常只有数毫米甚至数微米之间。
这时，就需要微型加工技术来加工出这些特定的元件。
一般来说，微型加工技术可以分为三类:器件加工、元器件加工和电路加工。
器件加工是为了实现某些功能而设计的，比如氧化物场效应晶体管（MOS），晶体管，电容和电感等。
这些器件一般是通过制造许多微小的表面特征来实现的。
同时，使用微型加工技术还可以制造微型电指南针、微型机械加密、微型机械阀门和微型压力传感器等。
元器件加工是用于制造自定义的电路元件，以满足特定应用的需求。
比如：滤波器、操作放大器、振荡器等等。
这些元器件需要有超精密加工过程，需要生产出符合精度要求的高品质零件。
电路加工是通过微型加工技术来进行电路的制造和组装。
它可以使电路卡至于一起，每个卡片上都有一些电路元件，比如电子器件，电阻，电容和电感等。
同时，它还允许制造高度集成的电路，以便在更小的面积上实现更多的功能。
三、微型加工技术在医疗器械领域的应用在医疗器械领域，微型加工技术的应用也越来越广泛。
这个领域里面应用最多的是精密成型，也就是所谓的微切削加工。
这种技术可以制造出医疗芯片、医疗传感器、微型针头等。
铣削加工中的微米级加工技术
铣削加工中的微米级加工技术当我们谈起机械加工时，或许大多数人都会想到机械加工中的铣削加工技术。
而当我们再讨论铣削加工技术时，微米级加工技术不仅是一个关键点，也将成为未来加工技术的一大趋势。
本文将探讨基于铣削加工中的微米级加工技术，以及在现有技术中的应用和未来发展。
一、微米级加工技术微米级加工技术是指能够在工作表面精确移除纳米到微米级别的物质释放或表面缺陷，确保其在几微米或更宽的范围内具有高度精确的表面形状和尺寸。
在微米级加工技术中，是通过采用切割工具对工作表面进行切削，以达到所需的形状和精度要求。
铣削加工则是一种常用的机械加工方式，它是基于旋转切削工具的方法，通过施力和旋转力来移除工件上的材料，从而使其达到所需的形状。
因此，在铣削加工中，通过旋转和切削工具之间的相互作用，可以在工件上形成细微的切削沟槽，以实现所需的形状和尺寸。
相比传统微米级加工技术，如钻孔等，铣削加工具有更广泛的应用范围和更高的处理能力，而其基于切削工具与工件表面的相互作用，也为微米级加工提供了更高的精度和准确度，从而增强了对必要性高、领域要求严格的加工的支持和依赖。
二、铣削加工中的微米级加工技术的应用1、微结构制造微结构制造是铣削加工中的一个重要应用领域，例如，面向MEMS（微机电系统）的关键组件的制造、电子芯片和光电子器件的制造等领域。
例如，在MEMS上，微加工被应用于诸如微压力传感器、微振动探头、微加速度计、微温度计、微喷墨头、微机械传动系统等组件，而铣削加工技术实现制造这些组件时所需的高度精度和高效率。
通过使用精密的铣削加工技术，可以制造具有更高品质的微机械元器件，从而进一步提高微结构制造的效率和准确度。
2、抛光和荡平在金属工件的制造中，铣削加工中的微米级加工技术也可用于抛光和荡平。
抛光是指通过削除金属表面的少量材料来实现平滑和反射性的增强，从而为表面质量修整提供支持。
而荡平则是指通过移除工件表面一定量的材料，来使工件中的尺寸和精度尽量接近所需的形状和尺寸。
微细机械制造技术的研究与应用
微细机械制造技术的研究与应用微细机械制造技术是一门涉及计算机科学、控制工程、材料科学、机械工程和微电子工程多个学科的综合技术。
在现代制造业中，微细机械制造技术已成为新型制造业的重要组成部分，其涵盖的技术范畴极广，涵盖了工业和军事领域、医学和生物离子等多个领域。
这门技术的应用前景巨大，已经吸引了大量的研究和投资。
那么，什么是微细机械制造技术呢？其实，微细机械制造技术是一种将纳米级、毫米级的器件组装在一起，形成功能强大而微型化的设备的技术。
这种技术可以通过微纳米制造技术、光学技术、电子技术、物理技术、化学技术和材料科学等领域的互补研究和发展而实现。
简单来说，微细机械制造技术是一种将微型器件与传感器、操控部件及其他设备组合在一起，以实现更准确有效领域控制的技术，同时也可以实现微型化制造。
那么，微细机械制造技术的研究和应用有哪些方面呢？在医学领域，微细机械制造技术得到了很好的应用。
比如，在直接操控神经元和细胞上，利用微型机器人进行手术或治疗。
使用这种微型机器人可以实现微创手术，最终使得病人更快、更准确、更安全的治愈。
同时，微型机器人在生物医学领域内还有很多其他的应用，比如在药物传递方面，可以帮助精准传递药物到人体内指定部位；在检测方面，可以辅助医师检测人类身体里的更小更偏远的区域，实现精确检测。
在工业领域，微细机械制造技术的应用也非常广泛，比如在制造传感器和精密仪器方面。
利用微细机械制造技术，获得的是一种比传统方法更加小型化、更加灵活的、更加高效益的制造方式，可以使传感器或仪器得到更加精确的检测精度，同时也可以大量减少传统制造工艺的投入和成本。
此外，在军品制造领域，微细机械制造技术也被广泛应用。
比如，在军事高技术装备制造中，可以利用微型机器人来实现自动化加工，减少手工操作，实现更高质量的制造。
同时，还可以利用微型机器人在危险地区进行资源精准管理等工作。
随着科技的不断更新和发展，微细机械制造技术在未来的发展与应用上，还将呈现更为广阔的发展前景。
微铣铣床介绍
专题环节
理 论 教 学 三 坐 标 测 量 操 作 演 示
软 件 应 用
制造进行时
普 铣 加 工 电 路 联 接 普 车 加 工 钻 床 加 工
机器装配
完成调试
பைடு நூலகம்
技术参数
• • • • • • • • • • • • • 最大钻削直径：13mm 最小钻削直径：3mm 最大端面铣直径：16mm 主轴行程（Z轴）： 0～100mm 立柱行程（Z轴）：0～100mm 主轴锥度：莫氏2号 主轴转速： 600～1500r/min(无极变速) 工作台尺寸：375×120mm 工作台横向行程（X轴）：250mm 工作台纵向行程（Y轴）：160mm 底座面积：78600mm2 电机功率：550W 重量：净重 63 公斤
确定方案：
1.导轨形状： 圆柱形 燕尾形； 2.移动机构： 工作台 主轴箱； 3.变速方式：有极变速 无极变速； 4.传动方式：带轮传动 直接输出。
设计分工
蒋 青：工作台部分设计； 王浩明：主轴部分设计； 王盛龙：电机部分与说明书整理； 王辰秋：主轴箱部分与整体协调。
制作分工
蒋 青： 铣床部分加工； 王浩明：车床部分加工； 王盛龙：电器部分与后勤协助； 王辰秋：钳工部分与整体协调。
微型铣床（WX165）简介
微型铣床的主轴驱动采用无级变速装置，使用传统的皮带轮 传动,具有：传动稳定可靠及操作方便等优点。可加工零件适用范 围较广，主要适用于各种中小型零件的加工，特别是有色金属材 料、塑料和尼龙的切削，具有较全面的通用钻铣床功能。其优点 是结构简单、操作灵活、价格低廉、实用性强，是加工维修、学 习金属加工和家庭做模型的理想机床。
微小型座体零件的车铣加工技术研究
微小型座体零件的车铣加工技术研究摘要：近年来，中国经济的由量变到质变的高速提升。
中国各个部门，各个行业，甚至于各个领域对于技术，设备要求也越来越严格，严谨。
只有质量的提升，我们的作业和产品才能一跃而出，崭露头角，大力发展。
才能于国内，以致于国际市场大发光彩。
就微小型座体零件来讲，国内的需求日益增长，相对应的采购商对质量的要求也是日益巨增，因此在这种微小型座体零件的车铣加工方面就要求作业人员有着过硬的操作技术和扎实理论知识，两者的相互结合，环环相通，则是提升零件质量的不二法门。
关键词：车铣加工零件结构零件完整加工工艺微小型零件的车铣加工是一项高难度作业的工作，每一道程序的制作及加工操作，都需要十分熟练的火候。
而熟练的火候就包括娴熟的操作工艺，车铣使用的精确，零件结构分析的到位，零件加工理论知识的扎实。
各个环节丝丝相扣，相得益彰，缺一不可，才能最终将微小型座体零件的加工做到高质，完美甚至并驾齐驱于国际水平。
而在零件加工过程中，除了以上几点基础外，还要对加工工序的划分加工路线的明确着重把握，只有工序路线的明确，明了，零件的成形才能完美，而且必然也使整个工作事半功倍。
本文就多年来使用车铣加工微小型零件技术和经验做出几点详细分析，以文字来做形象的描述和指导，希望大家可以在参考本文后，对车铣的使用，微小型零件的加工有更深的体会。
1、车铣加工技术车铣加工技术不是普通意义上的车削与铣削功能的简单组合，是完全摒弃了传统的车削加工机理和部分车削功能部件(如车刀和车刀架等)。
它能实现车削功能－回转体表面加工，但不是采用车削，是以铣代车。
它还能独立完成铣、镗、钻、磨削等工种，具有加工平面、孔和回转体表面的能力，因此对于以回转体为基体的零件，本铣加工一般均能实现完整加工。
完整加工是指在一台机床上能加工完一个零件的所有工序。
有时也可能需要两台机床。
实现零件完整加工的优点是明显的。
相对传统工序分散的生产方法而言，被加工零件越复杂，完整加工的优势就越明显。
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低压CVD成膜
多晶片
割成刀片
• CVD 金刚石是使用化学气相沉积法制造的金刚石，是以多晶片形式制造的。 • CVD 金刚石的许多性质与天然金刚石相同。 • 制成多晶刀片： CVD 金刚石（是多晶）没有单晶方向，无粘结相。
刃口材质均匀，可以用于超精加工。
2
（3）单晶金刚石
（4）天然金刚石
它在严格控制的成晶条件下，经高温高压处理后制成。合成单晶金刚石 的物理结构与天然单晶金刚石的物理结构完全相同，为面对中心的立方体结 构。在金刚石中，每一个碳原子都通过共价键连接到四个其他碳原子，没有 自由电子，因此合成金刚石通常不导电。对于合成金刚石，一个或多个碳原 子可能被氮原子替换（或替代），从而使金刚石呈现黄色。
中频椭圆振动雕切（美国）
Reflector array with pyramid shape 微飞刀切削
Setup for grooves machining
球头铣刀铣出表面
超声纵向振动磨削表面
超声扭转振动磨削表面
超声振动加工表面纹理（日本）
8
轴向振动 轴向振动
刀片 刀片超声切割复合材料预浸料
碟形刀超声铣切蜂窝芯(美国)
制成天然金刚石刀具：按晶向能磨出最为锋利的刃口，达nm米级刃口半径。 平刃性极高，刃口无缺陷，能得到超光滑的镜面。 虽然价格昂贵，但仍被认为是理想的、不可替代的超精密 切削刀具材料。
天然金刚石刀片的前刀面与圆弧刀刃 金刚石
•磨具：回转的铸铁研磨盘。 •晶体定向：确定金刚石的镜面和晶向。 •解理面：最容易劈裂的镜面，一般为111晶面。受力不可与此面平行。 •定向刃磨的必要性：100晶面与110晶面作后刀面相比，磨损相差6倍。
粘结相
制片
高温高压小颗粒
混合烧结
制成刀片
• 切削非铁类金属：铝和铝合金，锰合金，铜，黄铜，青铜，锌，碳化钨等。 • 切削非金属类材料：木制材料、陶瓷，纤维玻璃，碳纤维元件，塑料等。 • 做成PCD刀片：用于上述材料的精密加工。
刃口材质不均，不能用于超精加工。
PCD刀片的前刀面与刀刃
（2）CVD金刚石
球头铣刀振动微铣削机理
（a）普通铣削
铣削合金
（b）振动铣削
所铣削的沟槽直线度对比
micromill
22μm直径一字铣刀及铣沟槽 微型一字铣刀铣削感光胶形体
回转直径仅有φ30μm的一字型单晶金刚石铣刀 所铣出的微沟槽
所铣出的光栅槽
偏刃微雕刻刀
7
2005年日本做出世界上最小的10µm直径单刃微细刀，在头发上铣出“NS”字 母，获2005年日本十大新产品奖。
∆为熨压层
极限切深： ∆ = rn-h = rn（1-cosψ） ψ=45º - β β-为刀具与工件间的摩擦角
刀尖圆弧附近实际切深很小，碾压比重大
（能切削）
（不能切削）
rc—某一较小切深下，刃口的临界钝圆半径 rn—刃口的钝圆半径
3、微量切削表面粗糙度 切削参数对表面粗糙度的影响
4、金刚石刀具 （1）PCD（聚晶金刚石）
30μm直径螺旋铣刀
所加工出的微齿轮模具
单晶金刚石飞刀铣切高深宽比结构的原理 （逐层铣切）
单晶金刚石飞刀铣切的高深宽比结构
Micro Grooving
X
Cutting tool C
Y Workpiece Y B
Fly cutting
Micro planing (Nonrotational cutting)
Circular grooving
X
Cutting tool Workpiece C
X Cutting tool
Workpiece
Z Micro planing
Z Fly cutting
Z Circular grooving
X
C
Cutting tool
Workpiece Y
10x10 µmZ Fly cutting
第四章 微细机械加工技术
§1 微细切削加工的优势及共性问题 §2 微车刨加工 §3 微铣雕加工 §4 微钻铰加工 §5 微攻套丝加工 §6 微磨削加工 §7 微研磨加工 §8 微冲压加工 §9 微型加工设备
§1 微细切削加工的优势及共性问题
1、优势是：加工材料广泛、加工形状复杂、加工精度高 • 各种材料均能切削加工； • 能加工复杂三维形体； • 加工精度靠运动保证。
可制成单晶刀片：按一定晶向刃磨，刃口极为锋利。
特别适于作超精加工刀具，但价格仍极为昂贵。
金刚石是已知硬度最大的材料。在所有材料中，它的室温下的导热性最高。 其若干机械性质，比如体积弹性模量和临界断裂张应力等，也是已知材料中最高 的。它的摩擦系数极低，并且是一种优异的电绝缘体，不会发生腐蚀。
Ia 型金刚石：含有相当的氮杂质（0.1% 数量级），多数天然金刚石为这种类型。 Ib 型金刚石：也含有氮杂质。 几乎所有合成金刚石为这种类型。 IIa 型金刚石：基本不含氮杂质。自然界中很少，这些金刚石有较高的光学和热学性能。 IIb 型金刚石：非常纯的金刚石类型，有半导体性质，通常为蓝色。自然界中极为少见。
前刀面产生破损的概率，因取向不同而相差103倍。 •可用于铜、铝及其合金等软金属零件的精密加工。 •这些材料不易磨削。 •铝合金硬盘基板金刚石车削Ra0.003μm，平面度可达0.2μm。 •金刚石超精切削：很高的主轴回转精度，导轨运动精度，精细走刀的平稳
性，环境恒温、净化和隔振等。
3
吃刀抗力 N
超声铣切过程中， 无绒毛， 不发热， 无溃边， 无碎屑， 刀锋利.
超声铣切的蜂窝材料夹心结构
9
2、共性问题是：切削速度低、工艺系统刚性差、刀具制造难。
3、解决问题的对彻是： • 微细工具的特种加工 • 微细振动切削（提高微观瞬间切削速度） • 机床微型化
§2 微车刨加工
一、微量切削 二、微细振动切削
1
一、微量切削 1、微量切削条件：
2、微量切削的碾压过程：
刃口圆弧切屑分离点之下被碾压
i 为切屑分离点
《微纳米加工技术》
主讲 张德远 北京航空航天大学 机械学院
课程主要内容（32学时）
第一章 概述（2h） 第二章 纳米加工技术（2h） 第三章 生物制造与仿生制造（2h） 第四章 微细机械加工技术（4h） 第五章 微细特种加工技术（4h） 第六章 半导体加工技术（8h） 第七章 微连接与微装配技术（2h） 第八章 MEMS技术（4h） 第九章 MEMS工艺过程设计（2h） 第十章 MEMS基础理论（2h）
Vibration
二、微细振动切削
1、椭圆振动车削原理
工件
控制器
刀具
传感器
换能器
超声波发生器
超声波振动切削组成
V A•F 车
刀 运动轨迹
单向超声波振动切削
V A•F
车刀 运动轨迹
椭圆超声波振动切削
超声波振动车削原理
Vibration V
椭圆超声振动车削轨迹
2、椭圆振动车削降低切削力效果
普通切削 单向振动切削 椭圆振动切削
工件长度方向位置 mm
椭圆振动切削的刚性化效果－－切削力降低两个数量级
普通切削 单向振动切削 椭圆振动切削
3、椭圆振动车削降低表面粗糙度效果
工
刀具
主运动方向
件
刀具椭圆振动轨迹
进给方向
椭圆振动切削加工表面微观形貌模型
•在普通加工时，切削方向粗糙度较小。 •椭圆振动车削时，切削方向粗糙度必须小于进给方向粗糙度。
单晶金刚石刀具椭圆超声精密振动车削的不锈钢镜面
4
椭圆振动切削的切屑
普通切削的切屑
陀螺浮子薄壁件
椭圆振动切削的镜面
PCD刀具椭圆振动车削的陀螺浮子
4、椭圆振动车削的微细加工效果
普通切削
椭圆振动切削
氟化钙玻璃椭圆振动切削 （脆性材料的塑性切削）
椭圆超声振动微车削的细轴
椭圆超声振动微车削的细轴
机械陀螺导电杆振动车削（圆柱度高、无毛刺，不开胶）
振动雕刻原理
5、椭圆振动车削装置 Z 超声椭圆刨削系统
X R 覆铜试件
Y 纵弯椭圆振动刨削系统（北航）
椭圆振动刨削装置（日本）
（b）数控型 （a）精密型
椭圆超声波振动车削系统（北航）
6
§3 微铣雕加工
微型球头铣刀铣出的0.2mm宽铝沟槽
普通铣 振动铣
数控超声铣削技术
超声铣削的精密零件
铣削铝
铣削碳钢
（a）普通切削 （b）振动切削
玻璃切削的让刀量比较
5
普通加工
振动加工
椭圆振动刨削微细加工能力试验（刨线路板）
理论切深0.04mm， 振动加工时的槽深为0.039mm， 普通加工时的槽深为0.004mm。
雷达罩频率选择表面椭圆振动微细加工
振动雕刻
振动雕刻
振动雕刻系统
普通雕刻
振动雕刻
仿生减阻表面超声微雕刻