汽車零件加工（gōng）
在設計機床、切削刀具和夾具的過程中，高（gāo）效地銑削微型模型和微型零件的各個部位時所麵臨的（de）應戰，令人害怕（pà）。為一把（bǎ）刀具找到最佳的刀具途徑，能夠說也同樣令人感到艱難，由於機床操作者或許基本看不到（dào）或聽（tīng）不到它在停止切（qiē）削（xuē）。與普通的銑（xǐ）削操作不同，操作者沒方法說出在（zài）切（qiē）削中刀具的表（biǎo）現如何，以便做出所需的改動，把這道工序最佳化。此外，可能合適於（yú） “ 典型 ” 銑削工件刀具途徑戰略，並不（bú）能總是能夠精致地、按比例減少以（yǐ）便用於微量銑削。
另外（wài），醫療、電子和光學零件的小零件加工有更高的請求。鑒於這（zhè）個趨向，位於德國 Aachen 市的 Frauhofer 消費技術研討（tǎo）所（suǒ） (IPT) 最近發起了一個微（wēi）量銑削（xuē）研討項目，與機床設備製造商和模具製造商結合，目的是（shì）開發出高效（xiào）微型（xíng）模具製（zhì）造的戰略和加工辦法。在開發微量銑（xǐ）削（xuē） NC 軟件方麵，他們已能（néng）高效地（dì）計算出公差為 0.1 微米（mǐ）的刀具（jù）運動。位於美國密執安州 Novi 市的 Cimatron 公（gōng）司是一家軟件（jiàn）公司，它也參與了 IPT 項目。參與的結果是經過參加微量銑削工作的（de）各種功用，進步了（le） Cimatron E NC 軟件的性能。
Uri Shakked 是 Cimatron 的一位產品經理，擅善於微量銑削。他提供了生成微量（liàng）銑削刀具途徑時所要思索的以下 5 個問題：
1) 開發合適於微量銑削的加工戰略。高速加（jiā）工與微量銑削之（zhī）間的確存在類似之處，例如防止鋒利（lì）的刀具（jù）運動。當趨近角（jiǎo）落時，刀具的途徑應該是圓（yuán）形的，圓（yuán）度的大小取決於機床和（hé）進（jìn）給（gěi）率。當停止微量銑削時，在低於某一個值的狀況下，弄成圓形實踐上（shàng）沒有用。例如， 0.2 毫米的圓角就太大了，由於典型微量（liàng）加工的跨度都特別小（接近 0.01 毫米）。在這個（gè）例子中，圓度值是跨距值的 20 倍（bèi），這意味著繼續的工序之間會產生寬溝，構成明顯的凹凸紋（wén）路和很差的（de）外表（biǎo）質量。
Cimatron 開發的零重迭旋輪（lún）線（xiàn）法提供了肅（sù）清這種切紋的辦法。該辦（bàn）法用旋輪線的方式（shì）加工一（yī）切相關的區域，但為了避免雙重加工，刀具（jù）回程運動時從工件（jiàn）外（wài）表（biǎo）在 Z 軸方（fāng）向提升。然後，在後續的正向運動中，刀具會以與刀具途徑相切的方向進入（rù）。
高速加工運用高的進（jìn）給量，允許切屑排掉由切削招致的熱量；高的（de）主軸速（sù）度產生高的切削進（jìn）給量；高進（jìn）給率減少了加工時間，允許用小（xiǎo）的步距值（zhí）停止切削。固然進給率遭到刀具切削刃最大切屑尺寸的限製。但由於微量銑削刀具（jù）直徑很小（xiǎo），主軸速度通常太慢，不能產生高的（de）切（qiē）削進給，從而限製了可得到的最大進給率。例如，為了使 10mm 的刀具到達 100 米 / 分的切削進給率，主軸速度應該大（dà）約為 3200 轉 / 分。關於 0.1mm 的刀（dāo）具，主軸轉速必需為 320 000 轉 / 分。這樣高的主軸轉速目前是沒有（yǒu）的。0.1mm 的刀具最大可能的進給率大約為 15 米 / 分，距公認的高速切削相差很遠。
用 0.1mm 直徑的切削刀具銑刺，如這圖所示的狀（zhuàng）況，在設備和編（biān）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（jiàn）上通常具備的精細特性，通常選擇逆銑辦法（fǎ）。
當刀具（jù）較長或工件壁很薄時，微量銑削最合適用逆銑。當切削刃切入資料時，產生切削力，切削刃傾向於（yú）拉入工件，這就提供了一個穩（wěn）定的切削條件，很合適於軟資料和精致的零（líng）件。
但是，逆銑會對刀具的切削刃形成潛在的損壞（huài）。當切削刃完成切削時，它會被切削件退出。當轉回進入下一次切削時，它會鑽挖（wā）進被切削件。這就招致切削刃上的力疾速改動方向，從而縮短刀具壽命。
在順（shùn）銑中（zhōng），刀具以最大的切屑（xiè）尺寸咬合被切削件，刀具和（hé）零件傾向於相（xiàng）互推（tuī）開。機床、工件和（hé）切削刀具（jù）必需有足夠的剛性以防止振（zhèn）動。否則，刀具壽命會縮短，外表質（zhì）量較差。
3 ）可能需求分（fèn）離粗 / 精銑工序。粗精銑工序（xù）通常是（shì）分別停止的，采用不同的主軸速度、進給率和切深。但在微量銑削時，可能無法完成（chéng），特別是當加工小型（xíng）零件上高（gāo）的、薄的壁或輪轂、軸套時（shí）。粗銑後的壁厚將缺乏以支持精銑操作，形成精（jīng）銑的振動或可能斷裂，至（zhì）少壁外表的光亮度很（hěn）差（chà）。
當微量銑削時，薄壁銑削、粗、精銑削應合成一個工序。在壁的兩側，在 Z 軸（zhóu）方向一層（céng）一層地切下。刀具應該傾斜，分開被加工的壁（bì），以保（bǎo）證刀具與壁之間有一個接觸（chù）點。
銑削精細區域時留下的紋，能用（yòng）零重迭（dié）旋輪線（xiàn）加以肅清。用這辦法，刀具反向運（yùn）動在 Z 軸方（fāng）向從工（gōng）件（jiàn）提升起（qǐ）來，然後刀具在切於相繼正向（xiàng）運動刀具途徑的方向切入，產生較好的外表光亮度。
4) 應（yīng）堅持恒（héng）定的刀具載荷。在普通的（de）模具製造應用中，機床操作者常常手動調整進給率，如需求時換刀或手動（dòng）編輯（jí）刀具途（tú）徑，以使效率更（gèng）高。由於在微量銑削中零件和（hé）運用的刀具微小，在加（jiā）工過程中，操作者沒有實踐辦法看到或聽到發作什麽狀況。這就是為什麽微量銑削軟（ruǎn）件在整個切（qiē）削（xuē）過程中必需能準確堅（jiān）持恒定切屑載荷的（de）緣故。
Cimatron 軟件能辨認在整個過程中實踐餘留的裕量，並用這個數據來停止取決於刀（dāo）具載（zǎi）荷的調整。這就能加快加工時間，同時維護精致的微量銑削（xuē）刀具不會斷裂（liè）。在主要改（gǎi）動工件幾何外形（xíng）的粗（cū）切過程中，該軟件仿真每層後（hòu）遺留的裕量。這（zhè）樣能使刀具進入以前（qián）各層（céng）肅清過的位置，從而（ér）能運用較短的刀具切入較深的（de）區域。
在肅清工（gōng）序（xù）中，該係統能檢測出過多（duō）的資料，並自動加上再粗（cū）銑工序。再粗銑運動能夠避免刀具（jù）斷裂、堅持恒定（dìng）的刀（dāo）具載荷（hé）和進（jìn）步外表（biǎo）質量（liàng）。該軟件（jiàn）可（kě）依據要切除幾資料，自動改動進給率（lǜ）或把刀具途徑分紅若幹下遊工步。
5 ）留神 CAD/CAM 數據轉換問題（tí）。在單獨的 CAD 和 CAM 軟件包之間的數據（jù）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）準確性會愈加（jiā）嚴重。集成的 CAD/CAM 軟件包消弭了這樣的數（shù）據（jù）轉換問題。例如，在一個相當大的（de）零件上（shàng）的兩（liǎng）外（wài）表之間 0.005mm 的凹陷的轉換誤差可能不成問題，由（yóu）於零件能夠拋光。但在微型模具（jù）或微型零件上拋光常常是不可能的，因（yīn）此微型銑削的零件外表上，能夠分明看（kàn）到同樣（yàng）尺寸的凹陷。
簡直任何 CAM 編程工作（zuò）都需求一些幾何修補過（guò）程，這意味（wèi）著 CAM 軟件應該包括內部 CAD 才能。當製造模型時，冷卻和排出孔通常都蓋住，以避免（miǎn）切削刀（dāo）具加工到這些部位。另外，外表必需擴展到在另一調整（zhěng）中（zhōng）將（jiāng）要加工（gōng）的維護區。能不能產生或修（xiū）正零件的幾何外形，影（yǐng）響刀具途徑的編程辦法。
由於激光具有方向（xiàng）性好，高（gāo）能量和單色（sè）性好（hǎo）等一係（xì）列優點，自六十年代問世以來，就遭（zāo）到（dào）科研範疇的高度注（zhù）重，推進了諸多範疇（chóu）的迅猛開（kāi）展，特別是激光在加工範疇中的應用。傳（chuán）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麵也遭到普遍注重。
激光微加工對（duì）消費具有小（xiǎo）孔或細小溝槽（cáo）構造複雜的電（diàn）子器件、醫療和汽車製品有嚴重意義。由於這類產品孔的直（zhí）徑和溝槽尺寸越來越小，而這（zhè）些（xiē）尺寸的公差越來（lái）越嚴厲。隻要（yào）激光才（cái）幹滿（mǎn）足對微（wēi）加工零件提（tí）出的從1μm到1mm的一（yī）切請求。激（jī）光加工熱作（zuò）用區域小，能夠精（jīng）確地控製加工範（fàn）圍和深度，保證高（gāo）的反複性，良好邊緣和普遍的通用性[1]。
在微係（xì）統製造中（zhōng），人們普遍采用矽各向異性刻蝕和LIGA(利嗄)技術加工各種微型（xíng）構造。前者合適加工矽的二維構造和小（xiǎo）深寬比（bǐ）的三維構造；後者可以（yǐ）加工精細的三維構造，不隻適用於矽而（ér）且（qiě）也適用於加（jiā）工（gōng）金屬、塑料（liào）和陶瓷。但是這種（zhǒng）技術請求的條件比擬苛刻，它需求同步輻（fú）射X射線（xiàn）源，而且模的製造也很複雜，因而很難提高（gāo）。還有（yǒu）一點（diǎn）也必需指（zhǐ）出，LIGA工藝（yì）與IC不兼容，這（zhè）在一定水平上限製了它的運用。
90年代初開展起來的激光微加工工（gōng）藝（yì）既能加工（gōng）出較為複雜的微型構造，且所請求的條件又不那麽（me）苛刻，在實驗室和工廠較容易完成[2]。
激（jī）光微加工所觸（chù）及的（de）應用（yòng）範疇較（jiào）寬，本（běn）文著重引見激光束在UV（紫（zǐ）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,加工應用的（de）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。
