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1、微细加工技术与应用 微细加工技术与应用 孙燕华,沈明南 (无锡职业技术学院,江苏无锡214121) ()摘要:微细加工技术是现代机电领域新兴学科微机电系统MEMS研究的关键技术之一。 分析了近年来微机械领域的主要微细加工方法、能达到的加工尺度与水平、加工范畴及应用; 阐述了微细加工技术的发展趋势。 关键词:微机电系统;微细机加工;微细电加工;LIGA技术 ()中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:16712527620050620064203 Investigatio
2、nandApplicationonMicro2machining SUNYan2hua,SHENMing2nan ()WuxiInstituteofTechnology,JSWuxi214121,China Abstract:Themicro2machiningtechnologyisoneofthekeytechnologiesinemergingmicroelectromechanical ()systemMEMSinmodernmechtronicaldomain,thispape
3、ranalyzesthemainmicro2machiningprocesses,pre2cisionandlevelwhichcouldachieveandapplicationinrecentyears.Italsointroducesmicro2machiningtechnol2ogydevelopmenttendency. Keywords:MEMS;micro2machining;EDMmicroelements;LIGAtechnology 加工的范畴。目前把尺寸在微米至厘米范围
4、内零0前言件的加工都归属于微细加工的领域。由于尺寸微 随着人们对许多工业产品的功能集成化和外μ小,因而其尺寸公差和形位公差小至100m左右, μ形小型化的需求,使零部件的尺寸日趋微小化。例而表面粗糙度要达10m。这意味着微细加工往如便携式录音机的机械和电路的空间容积仅为20往兼具微小和精密加工的特征。世纪60年代产品的1%,进人人体的医疗机械和广义上的微细加工,其方式十分丰富,几乎涉管道自动检测装置等都需要微型的齿轮、电动机、及了各种现代特种加工、高能束加工等方式。从基传感器和控制电路。汽车
5、的安全气囊的传感器采本加工类型看,微细加工可大致分四类:分离加工、用微细加工技术,把传感器和电路蚀刻在一起,使接合加工、变形加工、材料处理或改性。而微细加成本从每套25美元降至10美元。这些需求导致工方法主要有以下五种:了自20世纪80年代起出现了微细加工和纳米制)a采用微型化的成形整体刀具或非成形磨料造技术,它们也促进了微型机器向系统化方向发 工具进行机械加工,如车削、钻削、铣削和磨削。由展,并形成了有广阔发展前景的一门新兴学科——— (微机电系统。微机电系统美国称为MEMSmicro于刀
6、具具有清晰明显的界限,因此可以方便地定义 )electromechanicalsystem,日本称之为微机械刀具路径加工出各种三维形状的轮廓;()(MMmicromachine,欧洲叫做微系统MSmi2)b采用电加工或在其基础上的复合加工,如 )crosystem。微机械外形特征尺寸范围在1nm,()微细电火花加工MEDM、线放电磨削加工10mm,具有高精度、微型化、集成化、高效低耗等()()()WEDG、线电化磨削WECG、电化加工ECM。特点,广泛应用于生物医学、航空航天、国防、工农电化
7、加工又称电解液射流或微细喷射制模;业、交通、信息、家庭等领域,其应用前景不可估量。)c采用光、声等能量加工法,如微细激光束加 在微机械研究领域中,微细加工技术已经成为()工MLBM、微细超声加工; 其前沿关键技术之一,它是微米级、亚微米级微细)d采用光化掩膜加工法,如光刻法,LIGA法 ()X射线蚀刻和电铸制模成形法; http://ZZHD.chinajournal.net.cnE2mail:ZZHD@chinajournal.net.cn《机械制造与自动化》?64? ?机械制造与研
8、究?孙燕华,等微细加工技术与应用? )e采用层积增生法,如曲面的磁膜镀覆,多层 ()薄膜镀覆用于SMA微型线圈制造和液滴层积。 微细精密机械加工1 微细精密机械加工技术是利用小型精密高速 设备与刀具加工微型构件。微细机加工的特点在 于可实现复杂三维形体加工,已成功地制作出尺寸 μ在1mm,10m的微小三维构件。图1为日本 Fanuc公司生产的加工微型零件的ROBOnanoUi 五轴联动加工中心。以及在这台加工中心上用微 型单晶金刚石立铣刀加工出的人像浮雕。 图2电火花加工出
